【国内论文】北京工业大学材料科学与工程学院研究团队对氧化镓悬臂式薄膜日盲探测器及其电弧检测应用

        近期，由北京工业大学材料科学与工程学院的研究团队在学术期刊《物理学报（Acta Physica Sinica）》发布了一篇名为Gallium oxide cantilevered thin film-based solar-blind photodetector and its arc detection applications（氧化镓悬臂式薄膜日盲探测器及其电弧检测应用）的文章。

摘要

        金属-半导体-金属(MSM)型氧化镓薄膜探测器的性能高度依赖于氧化镓薄膜的均匀性，工艺难度较高，对规模化、量产化薄膜探测器提出了挑战。本文首次在量产化悬臂式薄膜芯片表面物理沉积氧化镓薄膜，实现了一个五对叉指电极结构的MSM型氧化镓薄膜日盲探测器。得益于微机电系统(MEMS)工艺制备的悬臂式电极结构保护了内部电路与探测薄膜的完整均匀性，所获得的氧化镓薄膜虽然是非晶结构，但探测器仍然具备良好的紫外探测性能。在18 V偏压下其探测率达到7.9×10¹⁰ Jones，外量子效率达到1779%，上升和下降时间分别为1.22 s和0.24 s，接近晶体氧化镓薄膜的探测性能。该探测器在无任何光学聚焦系统的情况下，实现了对户外日光环境下脉冲电弧的灵敏检测，将在日盲探测领域具有良好的潜在应用价值。本工作基于MEMS工艺的悬臂式电极结构开发的敏感功能薄膜沉积技术，避免了功能薄膜大面积均匀性对刻蚀电路的影响，为MSM型薄膜探测器的制备提供了新的技术方法和工艺路线。

图 1  Ga₂O₃薄膜的(a) XRD图谱、(b) SEM图像、(c) EDS图谱、(d) XPS能谱、(e) Ga 2p能谱、(f) AFM图谱和(g) 光吸收曲线; 图(g)插图显示了(αhν)²与hν的光学带隙图.