【国内论文】西安邮电大学研究团队基于超长 β-Ga₂O₃ 单晶纳米带的双肖特基结耦合器件及其光电特性的研究

        近日，由西安邮电大学的研究团队在学术期刊《Journal of Semiconductors》发布了一篇名为Dual-Schottky-junctions coupling device based on ultra-long β-Ga₂O₃ single-crystal nanobelt and its photoelectric properties（基于超长 β-Ga₂O₃ 单晶纳米带的双肖特基结耦合器件及其光电特性）的文章。

摘要

        采用碳热还原法合成了长度为2-3mm、宽度从几十微米到132μm的高质量β-Ga₂O₃单晶纳米带。基于生长出的长度为 600 μm 的纳米带，制备出了双重肖特基结耦合器件（DSCD）。由于电浮动 Ga₂O₃ 纳米带区与双肖特基结耦合，电流 I_S2 首先增大，并随着电压 V_S2 的增大迅速达到饱和。饱和电流约为 10 pA，比单肖特基结低两个数量级。在太阳盲紫外线（UV）照射下，光生电子进一步加剧了器件中的耦合物理机制。I_S2 随着紫外线强度的增加而增大。在 1820 μW/cm² 的紫外线照射下，I_S2 很快进入饱和状态。在 V_S2 = 10 V 时，该器件的光暗电流比（PDCR）达到 10⁴ 以上，外部量子效率（EQE）为 1.6 × 10³%，检测率（D*）为 7.5 × 10¹² Jones。此外，在不同的正负偏压条件下，该器件的上升和衰减时间非常短，仅为 25-54 ms。DSCD 显示出独特的电学和光学控制特性，这将为基于纳米带的器件的应用开辟一条新路。

图 1. (a) 合成的超大纳米颗粒的扫描电镜图，其长度约为 2-3 mm。(b）图（a）中黄色虚线框的放大图。这些纳米颗粒的最大宽度可达 132 μm。(c) 纳米带的 XRD 图。(d) 选定区域的电子衍射图。(e) 纳米带的低分辨率 TEM 图像。(f) 纳米带的高分辨率 TEM 图像。