【器件论文】β-(AlₓGa₁₋ₓ)₂O₃ 活性层的结构与电子特性及其在空间级日盲光电探测器中的应用

        由澳大利亚悉尼科技大学的研究团队在学术期刊 ACS Applied Electronic Materials 发布了一篇名为 Structural and Electronic Properties of β-(Al_xGa_1–x)₂O₃ Active Layers for Space-Qualified Solar-Blind Photodetectors（β-(Al_xGa_1–x)₂O₃ 活性层的结构与电子特性及其在空间级日盲光电探测器中的应用）的文章。

摘要

        本文对用于 INSPIRE-Sat 7 纳卫星搭载的日盲紫外光探测器中的 (Al_xGa_1–x)₂O₃ 薄膜的结构、光学和电子性能进行了详细研究。通过将 Ga₂O₃ 与 Al₂O₃ 合金化，实现了对深紫外探测器材料的工程优化，使其展现出以 215 nm 为中心、半高宽为 40 nm 的高斯型光谱响应，能够实现对 Herzberg 连续谱（200–242 nm）段太阳辐照的选择性监测。(Al_xGa_1–x)₂O₃ 薄膜通过脉冲激光沉积技术（PLD）在 c 面蓝宝石衬底上生长。结构和光学分析表明，该材料为单斜 β 相，以 (−201) 晶面取向为主，Al 组份为 0.58，相较于纯 Ga₂O₃（4.89 eV）导致带隙拓宽了 0.93 eV，达到 5.82 eV。光电子能谱和 X 射线吸收光谱分析表明，当 x = 0.58 时，合金化导致价带顶下降 0.17 eV，导带底上移 0.74 eV。阴极发光光谱显示出 3.55、3.34 和 3.10 eV 的宽发射峰，分别归因于邻近 Al 和 Ga 原子处氧位点的自陷空穴态以及施主–受主对复合，这些现象与 Al₂O₃ 合金化所引起的能带结构调控相一致。这些发现为 β-(Al_0.58Ga_0.42) ₂O₃ 光探测器在 Herzberg 连续谱空间探测应用中的性能表现提供了关键的物理机制支撑。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsaelm.5c00794