【外延论文】通过空间 ALD 掺杂锌的 Ga₂O₃ 薄膜和后退火提高日盲区紫外线光电探测器的性能

        由厦门理工学院的研究团队在学术期刊 Surface and Coatings Technology 发布了一篇名为 Improved performance of solar blind ultraviolet photodetectors by spatial ALD Zn-doped Ga₂O₃ film and post-annealing（通过空间 ALD 掺杂锌的 Ga₂O₃ 薄膜和后退火提高日盲区紫外线光电探测器的性能）的文章。

摘要

        本研究使用空间原子层沉积 (sALD) 在 150 °C 下制备了 Zn 掺杂的氧化镓 (Ga₂O₃) 薄膜。共注入三甲基镓和二乙基锌 (DEZ) 以促进 Zn 的随机掺入，并改变 DEZ 流速以获得不同的掺杂水平。实验结果表明，实际 Zn 含量可以通过 DEZ 输出流速比以可接受的偏差进行预测。沉积态 sALD 薄膜中的 Zn 含量范围为 0 至 8.2 at.%，其中很大一部分 Zn 掺杂剂以间隙原子的形式存在。研究发现，当 Zn 间隙原子比 Zn 替位原子占优势时，氧空位会受到抑制。在 600 °C 的氧气气氛中进行后退火可以显着降低氧空位和 Zn 间隙原子的浓度。以 75 sccm 的 DEZ 流速制备的退火薄膜含有适量的 Zn 间隙原子，实现了 7.2% 的极低氧空位比和未劣化的晶体结构。以 75 sccm 的 DEZ 流速制备的 100 nm 厚的 sALD Zn 掺杂薄膜应用于紫外光电探测器，表现出 7.1 × 10⁻¹³ A 的极低暗电流、7.4 × 10⁶ 的出色开关比，以及 305% 的令人满意的外量子效率、0.76 A/W 的响应度和 0.08 s 的快速响应时间。这些结果表明，通过 sALD 共注入结合后退火可以实现薄膜质量的提高，从而促进 sALD 技术在先进、经济高效和高性能紫外光电探测器中的应用。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2025.131798