【国内论文】重庆理工大学研究团队利用CVD法合成用于自供电紫外线探测器的InAl-alloyed Ga₂O₃纳米线

        近期，由重庆理工大学的研究团队在学术期刊RSC Advances发布了一篇名为Synthesis of InAl-alloyed Ga₂O₃ nanowires for self-powered ultraviolet detectors by a CVD method（利用 CVD 法合成用于自供电紫外线探测器的 InAl-alloyed Ga₂O₃ 纳米线）的文章。

摘要

        Ga₂O₃是一种宽带隙半导体，由于其高效率和快速响应，在深紫外探测方面具有巨大潜力。掺杂可以改善Ga₂O₃材料的光电性能。在本文中，采用成本有效的化学气相沉积方法和垂直结构，在p-GaN上成功生长了In和Al元素合金化的Ga₂O₃纳米线（InAl- Ga₂O₃ NWs）。基于溅射金膜作为底部和顶部电极，并在垂直方向上旋涂聚甲基丙烯酸甲酯作为绝缘层，构建了GaN/InAl-Ga₂O₃ NWs p–n自供电宽带隙紫外光探测器（PD）。该GaN/InAl-Ga₂O₃紫外PD展示了优异的性能，包括在265 nm照射下零偏压电压下极低的暗电流0.015 nA，最大光电流约16 nA，光暗电流比大于10³。其响应度为0.94 mA W^-1，比探测度为9.63 × 10⁹ jones，快速响应/衰减时间为31.2/69.6 ms。自供电特性源于p型GaN和n型InAl-Ga₂O₃ NWs之间形成的内部电场，有助于光生载流子的快速分离和传输。这项工作为高性能金属氧化物纳米线在p–n结光探测器应用中提供了一种创新机制，这种光探测器无需任何外部偏压即可工作。

图 1. 工艺示意图。(a) 制备工艺流程图。(b) InAl-Ga₂O₃ NWs 生长原理示意图。

图 2. 材料特性的表征。(a) InAl-Ga₂O₃  NWs SEM 俯视图和 (b) 截面图。(c) EDS 光谱。图示为元素分布。(d) InAl-Ga₂O₃  NWs 的 TEM 图像、插图 HRTEM 图像和 SAED 图样。(e) 沉积在 Al₂O₃ 衬底上的 InAl-Ga₂O₃  NWs 和 Ga₂O₃NWs 的紫外吸收光谱。插图是根据 InAl-Ga₂O₃  NWs 和 Ga₂O₃ NWs 的 Kubelka-Munk 函数绘制的 Tauc 图。(f) InAl-Ga₂O₃  NWs 和Ga₂O₃NWs 的 XRD 图。

原文链接：https://doi.org/10.1039/D4RA04176C