【器件论文】氧空位在高温下如何影响 β-Ga₂O₃/4H-SiC 异质结光电探测器中的载流子传输和界面态

        由山东大学的研究团队在学术期刊Journal of Materials Chemistry C发布了一篇名为How do oxygen vacancies affect carrier transport and interface states in β-Ga₂O₃/4H-SiC heterojunction photodetectors at elevated temperatures?（氧空位在高温下如何影响 β-Ga₂O₃/4H-SiC 异质结光电探测器中的载流子传输和界面态）的文章。

摘要

        由于其优异的光电和电学特性，β-Ga₂O₃/4H-SiC 异质结广泛应用于制造太阳盲光电探测器。然而，当这些光电探测器在极端太空环境中使用时，它们会遭受高能质子、电子、X 射线、伽马射线和中子辐射的影响，导致异质结内部不可避免地产生氧空位。此外，在恶劣的工作条件下，卫星中的光电探测器温度也会上升。本文通过第一性原理计算，系统评估了温度与氧空位对 β-Ga₂O₃/4H-SiC 异质结光电探测器中载流子传输和界面态的耦合作用。研究结果表明，边界处的氧空位显著影响异质结的带隙，而界面处的氧空位会导致间隙态的产生。对于包含边界氧空位的 β-Ga₂O₃/4H-SiC 异质结，温度与氧空位效应相互抑制，导致 β-Ga₂O₃ 侧的带隙增大。高温和氧空位的产生都会缩小空间电荷区的宽度。在包含界面氧空位的异质结中，界面态的能量范围和密度随温度升高而增加。本研究旨在理解电子-声子-氧空位耦合作用对 β-Ga₂O₃/4H-SiC 异质结的影响，以优化高性能光电探测器的设计。

原文链接：

https://doi.org/10.1039/D4TC03284E