【国内论文】吉林大学的研究团队利用电容耦合等离子体辅助磁控溅射技术制造的高性能非晶 Ga₂O₃ 光电探测器

摘要

        Ga₂O₃因其在日盲光电探测器领域的潜力，逐渐受到广泛关注。然而，由于Ga₂O₃薄膜的固有导电机制，平衡Ga₂O₃基光电探测器的性能仍然是一大挑战。在本研究中，我们通过电容耦合等离子体辅助磁控溅射法在室温下制备了非晶Ga₂O₃ (a-Ga₂O₃) 金属-半导体-金属光电探测器。通过调节a-Ga₂O₃沉积过程中的电容耦合等离子体功率，大幅提高了探测器的响应度。电容耦合等离子体（CCP）产生的等离子体能量有效改善了非晶Ga₂O₃薄膜的无序状态。X射线光电子能谱（XPS）和电流-电压测试的结果表明，溅射过程中引入的额外等离子体有效调节了氧空位浓度，对a-Ga₂O₃光电探测器的性能起到了平衡作用。最佳的a-Ga₂O₃光电探测器整体性能表现为：高响应度达30.59 A/W，暗电流低至4.18 × 10⁻¹¹，衰减时间为0.12秒。我们的研究结果表明，在沉积过程中引入电容耦合等离子体是一种可行的调节光电探测器性能的方案。

图 1. (a) Ga₂O₃ MSM 光电探测器示意图。(b) Ga₂O₃光电探测器的显微图像 (c) CCP 辅助磁控溅射系统示意图。

图 2. (a) S0-S60 和 c-sapphire 衬底的 XRD 图样。(b) 不同射频偏压功率下 a-Ga₂O₃ 的原子力显微镜形貌。

DOI：

doi.org/10.3390/coatings14091204