【器件论文】温度与高电场对氧化镓紫外光探测器灵敏度及速度性能的影响

        由俄罗斯托木斯克国立大学的研究团队在学术期刊 IEEE Sensors Journal 发布了一篇名为 Effect of Temperature and High Electric Field on the Responsivity and Speed-performance of Gallium Oxide UV Photodetectors（温度与高电场对氧化镓紫外光探测器灵敏度及速度性能的影响）的文章。

摘要

        在 Ar/O₂ 气氛中采用射频磁控溅射法沉积氧化镓薄膜。经 900℃ 氩气退火处理 30 分钟后，获得具有高化学计量比（O/Ga≈1.5）的多晶 β 相 Ga₂O₃ 薄膜。所得薄膜厚度为 390 nm，在长波区域 λ≥310 nm 处透射率超过 70%。随着温度从 350 K 降至 10 K，薄膜带隙从 4.74 eV 增至 4.87 eV。低于 150 K 时，MSM 结构的光导电性由空间电荷限制电流主导。在 10 K、50 K、77 K 和 100 K 下分别观测到 25 V、37 V、 49 V 和 55 V，对应的陷阱浓度分别为 1.8×10¹⁷ cm^-3、2.7×10¹⁷ cm^-3、3.6×10¹⁷ cm^-3 和 4.2×10¹⁷ cm^-3。该器件在 500 V 下展现出极低暗电流 I_D≤20 pA，并在 150 K、1100 V 条件下达到 1.42 A/W 的响应峰值，表明存在内部增益机制。基于 Pt/β-Ga₂O₃/Pt 结构的紫外探测器具有高速性能，响应时间和恢复时间分别为 38 ms 和 8 ms。时间依赖性光响应分析表明，随着温度从 10 K 升至 350 K，上升时间从 69 ms 缩短至 36 ms，衰减时间从 37 ms 缩短至10 ms，且对施加电压的依赖性极小。

原文链接：

https://doi.org/10.1109/JSEN.2025.3615232