【外延论文】通过 Al₂O₃ 界面钝化与福勒-诺德海姆隧穿效应协同提升 β-Ga₂O₃ 薄膜的日盲区紫外光

        由辽宁师范大学的研究团队在学术期刊 Physica B: Condensed Matter 发布了一篇名为 Synergistically enhancing solar-blind UV photodetection performance of β-Ga₂O₃ thin films by Al₂O₃ interfacial passivation and Fowler–Nordheim tunneling（通过 Al₂O₃ 界面钝化与福勒-诺德海姆隧穿效应协同提升 β-Ga₂O₃ 薄膜的日盲区紫外光探测性能）的文章。

摘要

        超宽带隙 β-Ga₂O₃ 已成为一种有前景的日盲紫外（UV）探测平台，但其性能往往受到表面缺陷和低效载流子传输的阻碍。本文报道了一种系统性的界面工程策略，该策略采用超薄 Al₂O₃ 钝化层来增强溅射 Ga₂O₃ 薄膜的光电响应。该团队集成了透明的氧化铟锡（ITO）叉指电极，以构建 MISIM 型光电探测器，从而在减轻金属诱导吸收的同时实现高效的光耦合。优化后的器件具有 5 nm Al₂O₃ 层，其光暗电流比高达 1.2×10⁶，外量子效率为 51.1 %，响应率为 10.45 A/W，比探测率为 4.5×10¹³ Jones，日盲抑制比为 2400。与以暗电流抑制为主的传统方法不同，所观察到的性能提升主要源于显著的光电流增益。机理分析表明，Al₂O₃ 钝化同时抑制了界面态，调节了界面带结构，并促进了 Fowler-Nordheim 隧道效应和碰撞电离，从而实现高效的载流子分离和倍增。本研究凸显了界面化学和介电工程在克服 β-Ga₂O₃ 固有局限性中的关键作用，为下一代高性能日盲紫外光电探测器的设计提供了宝贵见解。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.physb.2026.419034