【器件论文】利用 ZnO/Ga₂O₃ 异质结提高紫外光电探测器效率

        近期，由印度理工学院孟买分校的研究团队合作在学术期刊 ACS Applied Electronic Materials 发布了一篇名为Enhanced UV Photodetector Efficiency with a ZnO/Ga₂O₃ Heterojunction（ 利用 ZnO/Ga₂O₃ 异质结提高紫外光电探测器效率 ）的文章。

摘要

        通过旋涂和后续水热处理，制备了未涂层的 ZnO 和涂有薄层 Ga₂O₃ 的异质结构（HTs）。X 射线衍射分析验证了所合成异质结构的结构完整性。记录了光学和光致发光光谱，以评估 Ga₂O₃ 涂层的 HTs 与原始 ZnO 的吸收和发射变化。我们进行了比较的密度泛函理论（DFT）计算，以证实两类 HTs 的带隙测量结果。为了评估器件的稳定性，研究了在零偏压下开启/关闭光照的瞬态响应。裸 ZnO 和 ZnO/Ga₂O₃ 异质结的上升时间 τ_r1（τ_r2）分别为 2300（500）ms，衰减时间 τ_d1（τ_d2）为 2700（5000）ms。在从裸 ZnO 到 ZnO/Ga₂O₃ 的过程中，电学传输特性也发生了显著变化。为了评估器件性能，测量了响应度（R）和探测率（D = 1/NEPB）。观察表明，器件的响应度在紫外区达到最大值，而在可见区则有所下降。对于探测率，Ga₂O₃ 涂层 ZnO 和裸 ZnO 异质结的最大值分别为 145 × 10¹⁴ Hz^1/2/W（约 200 nm 处）和 38 × 10¹⁴ Hz^1/2/W（300 nm处）。裸 ZnO 异质结的最大响应度为 7（A/W），而 Ga₂O₃ 涂层 ZnO 异质结的最大响应度为 38（A/W）。这表明了一种简单的材料设计方法，可用于制造广范围、成本效益高的光电探测器。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsaelm.4c02067