【器件论文】通过感应耦合 CF₄ 等离子体处理提高基于 β-Ga₂O₃ 的日盲紫外线光电探测器的响应度

        由韩国全南大学的研究团队在学术期刊 ACS Applied Materials & Interfaces 发布了一篇名为 Enhanced Responsivity of β-Ga₂O₃-Based Solar-Blind Ultraviolet Photodetectors via Inductively Coupled CF₄ Plasma Treatment（通过感应耦合 CF₄ 等离子体处理提高基于 β-Ga₂O₃ 的日盲紫外线光电探测器的响应度）的文章。

摘要

        基于 β-氧化镓（β-Ga₂O₃）的日盲光电探测器（SBPDs）因其超宽带隙和优异的稳定性，在紫外 C（UVC）光电探测应用中具有广阔前景；然而，其性能往往受到异质外延生长过程中产生的氧空位相关缺陷和陷阱辅助漏电流过程的限制。在本研究中，该团队展示了一种等离子体辅助界面工程方法，通过使用 CF₄ 等离子体处理 c 面蓝宝石基底来提升 β-Ga₂O₃ SBPDs 的性能。CF₄ 等离子体预处理在 β-Ga₂O₃ 生长前对蓝宝石表面进行改性，处理后的基底上存在氟相关的表面物种，表面润湿性发生变化，且表面能增加，这些都证明了表面改性的效果。这些表面变化影响了随后生长的 β-Ga₂O₃ 薄膜的成核行为和界面演化。结构和化学分析表明，晶体质量得到改善，β-Ga₂O₃（-402）摇摆曲线的半高宽（FWHM）从 1.93° 减小到 1.38°，同时氧空位相关的贡献从 27.8% 降低到 25.3%。在处理后的薄膜上制备的金属-半导体-金属结构的 SBPDs 在 236 nm 光照下表现出显著增强的光电性能，包括暗电流的抑制和响应率的提高。此外，其光电流与暗电流之比达到 3.13×10⁵，与未处理器件相比提高了约 295 倍，而上升时间从 16.94 s 缩短到 3.74 s。另外，紫外（236 nm)/可见光（400 nm）的抑制比从 1.58×10³ 增加到 5.19×10⁵，显示出优异的 UVC 选择性。综上所述，本研究报道了一种可扩展且有效的策略，用于开发具有改善的响应率、更快的光响应和强日盲 UVC 选择性的缺陷调控型 β-Ga₂O₃ SBPDs。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsami.6c11999