【器件论文】通过分子束外延生长的 Ga₂O₃ 外延薄膜实现的高灵敏度日盲紫外光探测器及 64×64 光探测器阵列

        近期，由厦门大学的研究团队在学术期刊 Advanced Optical Materials 发布了一篇名为 Highly Sensitive Solar-Blind Ultraviolet Photodetectors and 64 × 64 Photodetector Arrays Realized by Molecule Beam Epitaxy Grown Ga₂O₃ Epitaxial Thin Films（通过分子束外延生长的 Ga₂O₃ 外延薄膜实现的高灵敏度日盲紫外光探测器及 64×64 光探测器阵列）的文章。

摘要

        氧化镓（Ga₂O₃）因其 4.85 eV 的超宽带隙，被认为是下一代日盲紫外（SBPDs）探测器最有前景的半导体材料。然而，目前基于 Ga₂O₃ 的 SBPDs 仍面临较高暗电流和响应速度较慢等问题。本研究采用分子束外延（MBE）技术制备高质量 Ga₂O₃ 外延薄膜，并基于金属-半导体-金属（MSM）结构成功制备了高性能 SBPDs。所得 SBPDs 在日盲紫外光谱范围内具有极高灵敏度，表现出 10 V 偏压下 273 fA 的超低暗电流、1.6 × 10¹⁶ Jones 的高比探测度，以及 167 A/W 的高响应度。此外，器件的衰减时间仅为 15 ms，表明其具有极快的响应速度。该研究实现的比探测度、暗电流和响应速度均处于目前文献报道的最高水平之一。其优异的性能主要归因于高质量的外延薄膜，其低缺陷密度有助于提升载流子动力学特性。此外，在 2 英寸 Ga₂O₃ 外延晶圆上成功制备了 64 × 64 像素的光探测器阵列，创下了目前 Ga₂O₃ 探测器阵列的最高像素数记录。本研究为开发高灵敏度、快速响应的 Ga₂O₃ SBPDs 以及大规模探测器阵列提供了重要的研究基础。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adom.202403049