【器件论文】通过退火锌合金化 Ga₂O₃ 薄膜直接制备 Ga₂O₃/ZnGa₂O₄ 混相薄膜和日盲型光电探测器的研究

        由中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的研究团队在学术期刊 Journal of Materials Chemistry C 发布了一篇名为 Research on the Ga₂O₃/ZnGa₂O₄ mixed-phase films and solar-blind photodetectors prepared directly by annealing Zn alloying Ga₂O₃ films（通过退火锌合金化 Ga₂O₃ 薄膜直接制备 Ga₂O₃/ZnGa₂O₄ 混相薄膜和日盲型光电探测器的研究）的文章。

摘要

        利用金属有机化学气相沉积（MOCVD）方法，在 c 面蓝宝石衬底上生长了高 Zn 含量掺杂的 β-Ga₂O₃ 薄膜，并通过后续退火诱导相变，使最初的单相材料转变为 Ga₂O₃/ZnGa₂O₄ 混合相结构。此外，研究人员还制备了金属–半导体–金属（MSM）结构的日盲光电探测器，用以评估该混合相薄膜的紫外探测能力。退火处理显著提升了器件性能，特别是在 800°C 的退火温度下发生相分离后，性能提升更为明显。在氩气氛中退火并发生相分离的器件表现出优异的光电性能，在 10 V 偏压下实现了 0.137 pA 的低暗电流。在峰值波长处，该器件还展现出 2058.54 A W⁻¹ 的响应度、3.21 × 10¹⁵ cm Hz^1/2 W⁻¹ 的比探测率，以及 2.90 ms 的短衰减时间。这种混合相器件的卓越性能可能归因于 Ga₂O₃ 与 ZnGa₂O₄ 之间大量异质结界面的形成。本研究探讨了薄膜材料从单相向混合相结构转变的过程，分析了其物理性质和器件性能的相应变化。此外，该研究拓展了 Ga₂O₃ 紫外探测器的材料设计体系，并提出了一种新的器件性能提升策略。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/pssr.202500059