【国内论文】云林科技大学——利用射频溅射和热扩散合金法制备带隙可调的氧化铝镓深紫外光探测器

        近期，由台湾云林科技大学的研究团队在学术期刊 Processes 发布了一篇名为 Bandgap-Tunable Aluminum Gallium Oxide Deep-UV Photodetector Prepared by RF Sputter and Thermal Interdiffusion Alloying Method（利用射频溅射和热扩散合金法制备带隙可调的氧化铝镓深紫外光探测器）的文章。

摘要

        由于其宽带隙、可获得的本征衬底以及在日盲紫外光探测器、透明电子器件和下一代功率器件中的卓越性能，氧化镓（Ga₂O₃）受到广泛关注。然而，昂贵的 Ga₂O₃ 本征衬底限制了其大规模应用。为了降低成本并推动基于 β-Ga₂O₃ 的器件发展，需要具有高晶体质量、可调带隙的氧化物薄膜，以满足深紫外（DUV）光探测器和高击穿场功率器件的需求。本研究提出了一种热扩散合金化法（Thermal Interdiffusion Alloying method），以满足这些要求。研究重点是在蓝宝石衬底上利用 β-Ga₂O₃ 薄膜开发深紫外光探测器，并通过促进铝（Al）原子从衬底向薄膜扩散，形成铝镓氧化物（β-(Al_xGa_1−x)₂O₃）。通过调节工艺温度控制铝含量，从而实现可调谐的探测波长，并增强 DUV 光探测能力。射频（RF）溅射技术通过优化溅射功率和氩/氧（Ar/O₂）流量比，提高了薄膜质量。材料分析表明，该方法可拓展光学带隙，并将响应波长移动至 210 nm，显著提升了制备光探测器的性能。本研究为推进深紫外光探测器在消毒等多种应用中的发展提供了巨大潜力。

图 1. 不同 Ar:O₂ 流量比（40:0、40:2 和 40:4）下的 XRD 2θ-ω 图样。

图 2. 三种不同 Ar:O₂ 比例：(a) 40:0、(b) 40:2 和 (c) 40:4 的平面扫描电镜图像。

DOI：

doi.org/10.3390/pr13010068