【外延论文】α-Ga₂O₃ 分子束外延技术在光探测与防伪领域的应用

        由阿卜杜拉国王科技大学的研究团队在学术期刊 IEEE Photonics Technology Letters 发布了一篇名为 α-Ga₂O₃ Molecular Beam Epitaxy for Photodetection and Authentication（α-Ga₂O₃ 分子束外延技术在光探测与防伪领域的应用）的文章。

摘要

        随着光通信与身份验证领域对安全防篡改解决方案需求的增长，能够同时实现高性能光检测与安全功能的光电器件具有重要意义。在此背景下，采用宽带隙及超宽带隙半导体实现的物理不可克隆函数（PUF）尤为引人注目，因其兼具光信号检测能力与实现强健防克隆所需的内在随机性。探索紫外-可见光光电器件的固有变异性以实现 PUF，对潜在需要认证和加密的应用具有广阔前景。本文首次验证了基于 α-Ga₂O₃ 光探测器（PD）的机器学习辅助认证方案，展示其兼具光探测功能与实现PUF的潜力。透射电子显微镜分析证实，外延生长的 α-Ga₂O₃ 同时存在单晶区与非晶区。这种结构特性结合制备过程中的变异性，显著增强了器件的认证能力。制备的光电探测器展现出明显的光暗电流响应及显著的持久光导效应，其成对脉冲促进指数达 ~130 %，归因于 α-Ga₂O₃ 的固有缺陷。此外，在不同电压偏置下，制备的光电二极管于 260 nm 斩波光照下的光响应可作为数字指纹用于认证。通过采用卷积神经网络，系统实现了 99.58 % 的高认证准确率。这项开创性工作为基于多挑战参数（如波长、脉冲宽度等）构建全局器件识别与认证框架奠定了基础。

原文链接：

https://doi.org/10.1109/LPT.2025.3639414