【会员新闻】东北师范大学李炳生课题组small methods：β-Ga₂O₃/GaN基pin高探测率高响应速度日盲深紫外探测器

        东北师范大学教育部紫外光发射材料重点实验室李炳生教授宽带隙半导体材料与器件课题组，利用反向掺杂的思想（Chin. Phys. B 2017，26(11), 117101；J. Mater. Res. 2003，18, 8），通过用氧取代GaN基体中氮的方法，成功制备了高结晶质量的β-Ga₂O₃/GaN高探测率的宽谱紫外探测器（Small 2023, 2206664）。在此基础上，我们引入了掺氮的石墨烯作为空穴传输层，构筑了NGr/ Ga₂O₃/GaN p-i-n异质结日盲探测器。器件具有高探测率、快速响应等优点，探测指标与商用的光电倍增管相近。这一结果以“Rapid Response Solar Blind Deep UV Photodetector with High Detectivity Based On Graphene: N/βGa₂O₃: N/GaN p-i-n Heterojunction Fabricated by a Reversed Substitution Growth Method”为题，发表在国际期刊 small methods上（2023, 2300041，https://doi.org/10.1002/smtd.202300041）。异质结显示出增强的自供电太阳盲探测能力，响应时间为3.2μs（上升）/20 μs（下降），探测率超过10¹² Jones。在−5V的反向偏压下，响应度为8.3 A/W，高光暗比超过10⁶，探测率≈9×10¹⁴ Jones。

        该器件的优异性能归因于：1）反向替代的方法，实现了氧化镓中氮的有效掺杂，引入多子空穴，消除界面势垒，控制少子输运方向；2 )由于β-Ga₂O₃中费米能级的下移，异质结中具有更大的内建电势；3 )由于引入空穴浓度高达≈10²⁰cm^-3的p型石墨烯，β-Ga₂O₃中的内建电场增强。

图1：pin异质结器件探测率；右上插图为NGr/ Ga₂O₃/GaN异质结能带图；右下插图为器件示意图

        该论文工作是东北师范大学博士生韩玉蕊，博士后王月飞为共同第一作者，李炳生教授为通讯作者完成的。该项目获得了科技部变革性技术重大研发计划、国家自然科学基金面上项目等研究计划资助。

参考文献

[1]Y. Han, Y. Wang, D. Xia, S. Fu, C. Gao, J. Ma, H. Xu, B. Li, A. Shen, Y. Liu, Small Methods 2023, 2300041.

原文链接：https://doi.org/10.1002/smtd.202300041.