【器件论文】通过先进表面态工程调控 Ga₂O₃ 薄膜的表面性质与光电响应

        由长春理工大学的研究团队在学术期刊 Applied Surface Science 发布了一篇名为 Tailoring surface properties and optoelectronic response of Ga₂O₃ films through advanced surface state engineering（通过先进表面态工程调控 Ga₂O₃ 薄膜的表面性质与光电响应）的文章。

摘要

        β-Ga₂O₃ 基金属–半导体–金属（MSM）型太阳盲光探测器的性能常受其表面高密度氧空位（V_O）缺陷的限制，导致器件出现高暗电流与缓慢的光响应。本文提出了一种等离子体表面处理策略，通过可控调控表面缺陷来提升光探测器性能。对 O₂、N₂ 与 Ar 等离子体处理的 β-Ga₂O₃ 薄膜在表面特性及光电性能上的差异进行了系统比较，阐明了表面缺陷调控机制，并确定了优化器件性能的有效途径。研究结果表明，经 O₂ 与 N₂ 等离子体处理后，V_O 浓度分别由未处理样品的 34.62% 降低至 20.47% 与 21.79%，从而显著抑制了暗电流及持续光电导效应（PPC）。相反，Ar 等离子体处理通过物理溅射作用使 V_O 浓度升高至 53.17%。这种表面缺陷的引入降低了金属–半导体接触电阻并增强了光吸收，从而优化了光电流与响应速度。经过Ar等离子体处理的光探测器表现出最佳性能，响应度（R）达到141 mA/W，探测率（D*）为2.6 × 10¹¹ Jones，上升/衰减时间分别为 3.07 s 与 2.06 s，较未处理样品（7.09 s/8.42 s）有显著提升。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2025.165035