【外延论文】通过镁扩散提高 β-Ga₂O₃ 薄膜光探测器性能

        由沈阳材料科学国家研究中心的研究团队在学术期刊 ACS Applied Electronic Materials 发布了一篇名为Improving the Photodetector Performance of β-Ga₂O₃ Thin Film by Mg Diffusion（通过镁扩散提高 β-Ga₂O₃ 薄膜光探测器性能）的文章。

摘要

        氧化镓（Ga₂O₃）作为日盲探测材料，因其宽带隙、直接带隙、优异的化学稳定性和良好的导热性，被广泛应用于日常生活及国防领域。然而，薄膜中镓空位和晶格氧原子会显著降低器件性能。本文采用脉冲激光沉积法在 MgO 和 Al₂O₃ 衬底上生长出高质量 β-Ga₂O₃ 薄膜。通过透射电子显微镜（TEM）和X射线光电子能谱（XPS）表征了薄膜的微观结构与化学成分。研究发现：MgO 衬底中的镁元素会扩散至 β-Ga₂O₃ 薄膜，而 Al₂O₃ 衬底中的原子则不发生扩散。扩散的镁将抑制氧的损失，从而提高晶格氧的比例。光探测器性能测量表明，由于镁的扩散，生长在 MgO 衬底上的 β-Ga₂O₃ 光探测器在 254 nm 响应波长下具有更高的光电流（6.03 × 10^–5 A）和灵敏度（1.2 × 10¹³ Jones）。MgO 薄膜基光探测器的响应度和外部量子效率（EQE）高达 7.94 A/W 和 3900 %，分别是 β-Ga₂O₃/Al₂O₃ 基光探测器的 25 倍以上，且属于当前 β-Ga₂O₃ 基光探测器的顶尖水平。本研究成果为高性能日盲探测器及相关光电子器件的应用提供了重要启示。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsaelm.5c02383