【器件论文】通过工程化 β-Ga₂O₃/Lu₂O₃ 异质结界面缺陷实现自供电日盲紫外通信的高探测率

       由浙江理工大学的研究团队在学术期刊 ACS Applied Electronic Materials 发布了一篇名为 Engineering Interfacial Defects in β-Ga₂O₃/Lu₂O₃ Heterojunctions for Achieving High Detectivity in Self-Powered Solar-Blind UV Communication（通过工程化 β-Ga₂O₃/Lu₂O₃ 异质结界面缺陷实现自供电日盲紫外通信的高探测率）的文章。

摘要

       日盲紫外光（SBUV）光通信系统利用大气臭氧吸收特性实现低背景噪声，可在复杂环境中提供高抗干扰性和安全性，该技术正逐渐受到广泛关注。氧化镓（Ga₂O₃）作为超宽带隙半导体，具有优异的物理化学稳定性和电子迁移率，其固有光谱特性与日盲光谱高度匹配，使其成为 SBUV 通信系统中光探测器的理想选择。然而，高浓度氧空位缺陷与深能级本征受主层分别限制了传统 Ga₂O₃ 基光探测器的响应度，并阻碍了通过 p 型掺杂形成同质结。此外，外加偏压的金属-半导体-金属结构器件在实现微型化和集成简易性方面存在挑战。为解决这些限制，本研究采用等离子体增强化学气相沉积结合旋涂工艺，制备了退火优化型 β-Ga₂O₃/Lu₂O₃ 异质结光探测器，其氧空位浓度可精确调控。经 650 ℃ 退火处理的探测器在 0 V 电压下实现低暗电流、5.1 × 10³ 的光暗电流比，并在 254 nm 照射下达到 7.07 × 10¹¹ Jones 的灵敏度。第一性原理计算证实载流子在异质结界面传输受 II 型能带对齐机制支配。值得注意的是，基于 β-Ga₂O₃/Lu₂O₃ 异质结探测器的高保真日盲紫外通信系统，通过开关键控调制实现了精确的基带传输。本研究为下一代自供电日盲紫外光通信系统的设计与制造奠定了关键基础。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsaelm.5c02065