【器件论文】单条 Sn 掺杂 β-Ga₂O₃ 微线肖特基二极管的自供能 UVC 与 X 射线光电探测

        由葡萄牙里斯本微系统与纳米技术研究所的研究团队在学术期刊 Advanced Materials Technologies 发布了一篇名为 Self-Powered UVC and X-Ray Photodetection in Single Sn-Doped β-Ga₂O₃ Microwire Schottky Diodes（单条 Sn 掺杂 β-Ga₂O₃ 微线肖特基二极管的自供能 UVC 与 X 射线光电探测）的文章。

摘要

        氧化镓（Ga₂O₃）微线具有高比表面积和宽带隙特性，相比传统平面结构的 Ga₂O₃ 器件，能够显著提升深紫外（UVC）光探测器的响应率 (R_λ)。本研究报道了基于单根锡（Sn）掺杂 β–Ga₂O₃ 微线的肖特基光电二极管（SPD）的微加工与表征。铂（Pt）和单层石墨烯（SLG）被用作肖特基接触，同时采用与互补金属氧化物半导体（CMOS）兼容的欧姆接触（Ti/Al_98.5Si_1.0Cu_0.5/TiW）。纳米 X 射线荧光和电学分析结果表明，Sn 的掺杂浓度范围为 (4 × 10¹⁸ – 1.24 × 10¹⁹ cm^-3)，并存在较高密度的表面态。在 UVC 照射下，这些表面态通过在肖特基结处俘获与释放光生空穴，动态调控肖特基势垒高度，从而实现高内增益和快速衰减，而不会出现持续光电导效应。基于 Pt/SLG 的 SPD 在 −3 V 偏压下获得了高达约 713 A·W^-1 的响应率，并在 0 V 偏压下实现自供能工作，响应率约为 1.92 A·W^-1。此外，该器件还表现出在 30.5 keV X射线辐照下的自供能光响应。值得注意的是，Pt 基 SPD 由于空穴传输延迟而表现出较长的上升时间，而 SLG 基 SPD 则依托于其优异的 UVC 透过性，实现了 <150 ms 的快速响应。这些结果凸显了基于微线结构的 Ga₂O₃ SPD 在高速、高增益、自供能光探测中的潜力。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/admt.202501212