【国际论文】KAUST丨κ/β-Ga₂O₃ II 型相异质结

摘要

        超宽禁带氧化镓 (Ga₂O₃) 在诸如日盲光子学和高功率电子学等关键应用中具有巨大潜力。虽然已经确定了几种 Ga₂O₃ 多晶型物，即 α、β、γ、δ、ε 和 κ 相，但由于外延挑战和无意中的忽视，这些相之间的能带排列在很大程度上被忽略了。尽管具有相似的化学计量比，但涉及不同相的异质结可能表现出能带偏移。本文通过实验展示了 β-Ga₂O₃/κ-Ga₂O₃ 堆叠的“相异质结”。该相异质结具有清晰且明确的界面，随后的测量揭示了一种未知的 II 型能带排列，其显着的价带/导带偏移约为 0.65 eV/0.71 eV。这种排列有望用于自供电深紫外 (DUV) 信号检测，需要在结附近存在内部电场，并匹配吸收特性以实现有效的电子-空穴分离。与裸 β-Ga₂O₃ 和 κ-Ga₂O₃ 光电探测器相比，所制造的相异质结光电探测器在 DUV 光照下且没有外部偏置的情况下，表现出高三个数量级的响应度（17.8 mA W⁻¹），并具有改进的响应时间（上升时间 ≈ 0.21 s，下降时间 ≈ 0.53 s），证实了强大的界面电场。这项研究深入了解了具有不同多晶型物的 Ga₂O₃ / Ga₂O₃ 异质结界面，从而可以使用相异质结来推进电子器件的应用。

图 1． a) β 相/κ相 Ga₂O₃ PHJ 生长示意图。b) 在蓝宝石衬底上生长的 β 相 Ga₂O₃、κ 相 Ga₂O₃ 和 β 相/κ 相 Ga₂O₃ 的 X 射线衍射（XRD）图。c) β 相/κ 相 Ga₂O₃ 样品中 Ga、O、Si 和 Sn 元素的二次离子质谱（SIMS）分布图。

DOI：

doi.org/10.1002/adma.202406902