【会员论文】东北师范大学李炳生教授团队实现硅基氧化镓雪崩日盲探测器

        东北师范大学紫外光发射材料与技术教育部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金属有机化学气相沉积法（MOCVD），通过引入AlN缓冲层进行界面晶格和能带调控，实现了n-β-Ga₂O₃/n-Si异质结日盲雪崩光电探测，以Solar blind avalanche photodetector based on a n-β-Ga₂O₃/n-Si heterojunction via an introduction of AlN buffer layer for interface lattice and band Engineering为题，发表在国际期刊Materials Today Physics上（2024，101474）。首次实现了Si基日盲紫外雪崩探测器。在-55V偏压下，该探测器具有2.9 × 10¹⁵ Jones的探测率，紫外-可见抑制比(R_peak/R_400nm)高达5.2×10⁵,响应度可达131.3A/W，增益为1.35×10³。

        该工作提出了一种具有单极势垒β-Ga₂O₃/AlN/n-Si异质结的n型半导体-势垒层-n型半导体(n/B/n)日盲雪崩光电探测器。引入AlN缓冲层消除了非晶态SiOx层，减少了β-Ga₂O₃与Si之间的晶格失配，提高了β-Ga₂O₃的结晶质量。同时，AlN增加了β-Ga₂O₃/Si的导带偏移量，抑制了电子传输，降低了器件暗电流，提高了反向击穿电压。这项工作为在硅基集成电路构建高性能的雪崩日盲紫外/可见光/红外多色光电探测器提供了一种有效的策略。

        该论文工作是东北师范大学博士生高冲为第一作者，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。

图1 a) β-Ga₂O₃/AlN/n-Si异质器件I-V特性曲线；b)器件在-55V偏压下响应度图谱；c)器件响应度与波长和偏压的关系图谱；d)器件探测率响应度与波长和偏压的关系图谱

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2024.101474