【器件论文】Delafossite 结构 CuGaO₂/β-Ga₂O₃ 异质结中的费米能级钉扎效应研究及其在紫外光探测器中的应用

        由伊朗沙希德贝赫什提大学的研究团队在学术期刊 Solar Energy 发布了一篇名为 Fermi level pinning effect investigation on delafossite CuGaO₂/β-Ga₂O₃ heterojunction: application in UV-photodetectors（Delafossite 结构 CuGaO₂/β-Ga₂O₃ 异质结中的费米能级钉扎效应研究及其在紫外光探测器中的应用）的文章。

摘要

        结处的缺陷是不可避免的，并且会影响电子和光电子性能。表面态会在能隙（间隙态）内产生不同能级的分布，这些能级可以是带电的，也可以是不带电的。界面处的带电层会改变界面电子结构，从而导致费米能级钉扎（FLP）。该团队通过考虑表面态以及间隙态密度（N_gs）、间隙态能级（E_gs）和间隙态分布宽度（σ_gs）等各种因素，研究了 CuGaO₂/β-Ga₂O₃ 结处的费米能级钉扎效应。研究结果表明，当态密度高达 3×10¹³ cm^-2 时，费米能级钉扎效应明显，带弯曲变化减小。这表明间隙态参数（S）为 0.67。当 N_gs 高于 10¹³ cm^-2 时，表面态的影响更大，S 参数下降到小于 0.6。此外，增加间隙态宽度会增强费米能级钉扎效应，因此，当宽度增加到 0.5 eV 以上时，S 参数会下降到 0.3 以下。随着间隙态远离价带边缘，费米能级钉扎效应增强。研究结果证实，理想化假设与实际情况存在显著差异。基于 CGO/β-Ga₂O₃ 异质结的紫外光探测器（UV-PD）的模拟表明，考虑费米能级钉扎效应会使响应率更接近实际，达到 190 mA/W。忽略费米能级钉扎条件会使响应率达到 219 mA/W，这与实际情况存在偏差。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.solener.2026.114716