【器件论文】Sn 掺杂对旋涂法制备 β-Ga₂O₃ 薄膜结构、光学及电学性能的影响及其在 MSM 光电探测器中的应用

        由阿尔及利亚穆罕默德·希德尔大学的研究团队在学术期刊 Crystal Growth & Design 发布了一篇名为Effect of Sn Doping on Structural, Optical, and Electrical Properties of β-Ga₂O₃ Thin Films Prepared via Spin Coating for MSM Photodetector Applications（Sn 掺杂对旋涂法制备 β-Ga₂O₃ 薄膜结构、光学及电学性能的影响及其在 MSM 光电探测器中的应用）的文章。

摘要

        由于具有超宽带隙和优异的物理特性，β-Ga₂O₃ 是日盲紫外光探测器的理想候选材料。然而，传统制备方法往往成本高昂且工艺复杂。本研究提出一种经济高效的旋涂技术制备锡掺杂 β-Ga₂O₃ 薄膜，并系统研究了锡浓度对其结构、光学、电学及光探测性能的影响。实验结果表明，通过调控锡掺杂量可有效优化器件性能，实现材料光电特性的精准调谐。采用旋涂法在蓝宝石衬底上室温沉积锡掺杂 β-Ga₂O₃ 薄膜，系统性调节锡浓度范围为 0-20 wt %。X 射线衍射分析证实所有薄膜均呈单斜晶系 β-Ga₂O₃ 相，具有纳米晶结构。光学测试表明薄膜在可见光区域具有高透射率，且随 Sn 掺杂浓度增加能带隙逐渐缩窄。电学表征显示：当 Sn 掺杂浓度低于 15 wt % 时，载流子浓度、电导率及电子迁移率均呈上升趋势；但当浓度达 20 wt % 时迁移率出现下降，这可能是载流子散射增强或缺陷态引入所致。此外，通过制备金属-半导体-金属（MSM）光探测器评估了锡掺杂浓度对器件性能的影响。结果表明，随着锡浓度增加，紫外响应度、探测率及响应速度显著提升，凸显了锡掺杂 β-Ga₂O₃ 薄膜在高性能、高性价比光电子应用中的潜力。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acs.cgd.5c01185