【国内论文】中国科学院宁波材料与工程研究所团队基于金刚石衬底的高取向ε-Ga₂O₃晶体外延生长的宽紫外光谱响应光电探测器

        近期，由中国科学院宁波材料技术与工程研究所在科学期刊《Functional DiamonD》中发表了一篇名为A wide ultraviolet spectra response photodetector based on epitaxial growth of highly-oriented ε-Ga₂O₃ crystal on diamond substrate（基于金刚石衬底上外延生长的高取向ε-Ga₂O₃ 晶体的宽紫外光谱响应光电探测器）的氧化镓文章。

文章摘要

        近年来，由于金刚石具有超宽带隙（∼ 5.5 eV）和其他优越的半导体性质，它在日盲紫外（UV）光检测中显示出巨大的潜力。然而，金刚石光电探测器的响应区域通常小于230 nm，无法覆盖从200到280 nm的整个日盲区域。在这项工作中，我们制备了一个响应光谱从210（甚至更低）到260 nm的ε-Ga₂O₃/金刚石光电探测器。通过脉冲激光沉积（PLD）方法，在单晶CVD金刚石衬底上外延生长了高质量的柱状晶体ε-Ga₂O₃薄膜。TEM表征显示，ε-Ga₂O₃薄膜沿<001>向在金刚石(100)衬底上生长。基于ε-Ga₂O₃/金刚石结构的深紫外（DUV）光电探测器显示出超过5.7 × 10⁴的高光暗比，且对从10到400 mW/cm²的入射光功率密度有良好的线性响应。此外，与其他光电探测器相比，制造的ε-Ga₂O₃/金刚石光电探测器实现了高响应度和从210到260 nm的宽光谱响应区域，太阳盲拒绝比分别为104（R₂₄₀/R₂₈₀）和165（R₂₁₀/R₂₈₀）。ε-Ga₂O₃/金刚石光电探测器的光谱区域的扩展和高响应度可以归因于ε-Ga₂O₃薄膜的薄厚度（约200 nm）和部分深紫外光被金刚石吸收。高响应度和宽光谱响应区域表明，制造的ε-Ga₂O₃/金刚石光电探测器可用于检测大部分深紫外区域的紫外光。

原文链接：https://doi.org/10.1080/26941112.2023.2256360