【外延论文】射频溅射 Ga₂O₃ 薄膜用于日盲 UV-C 检测：研究结晶度、化学计量比及环境因素的影响

        由澳大利亚皇家墨尔本理工大学的研究团队在学术期刊 APL Electronic Devices 发布了一篇名为 RF sputtered Ga₂O₃ thin-films for solar-blind UV-C detection: Investigating effects of crystallinity, stoichiometry, and ambient（射频溅射 Ga₂O₃ 薄膜用于日盲 UV-C 检测：研究结晶度、化学计量比及环境因素的影响）的文章。

摘要

        本文研究了在射频溅射氧化镓薄膜上形成的金属-半导体-金属（MSM）器件的紫外光响应特性，分析了薄膜化学计量比、结晶度以及照射环境条件对响应特性的影响。通过调控生长过程中的氧气压力改变化学计量比，并通过生长基底改变结晶度：在 Si₃N₄ 基底上生长非晶态 Ga₂O₃ 薄膜，而在 α 面蓝宝石衬底上生长多晶 β-Ga₂O₃ 薄膜。在 Ga₂O₃ 薄膜上制备了交指式 Pt-Ga₂O₃-Pt MSM 光探测器，并始终观察到对 C 波段紫外线的选择性检测。在 0.09 mW/cm² 入射光功率下，最佳器件的开/关电流比（I_UV-C:I_dark）超过 10³:1。其他性能指标包括高达 2.0 A/W 的响应度和 1.2 × 10¹³ Jones 的探测率。在 90% 相对湿度空气环境下工作时，UV-C 响应速度最快但暗电流最高，这归因于水与氧表面吸附物之间的相互作用导致表面能带弯曲。通过与封装器件的对比，明确了陷阱态和表面吸附物对器件响应与恢复过程的限制机制。最终测试了自供电（零偏压）的指状交叉式 Pt–Ga₂O₃–C UV-C 光探测器，该器件在 0.09 mW/cm² UV-C 照射下展现出 1.1 × 10⁻² A/W 的响应度和 3.7 × 10¹⁰ Jones 的检出率。

原文链接：

https://doi.org/10.1063/5.0293906