光响应度提高460倍，紫外探测器有新进展
行家说UV 导读：
日前，中国科学院宁波材料技术与工程研究所和厦门大学在日盲紫外探测器有新进展。
宁波材料技术与工程研究所：日盲紫外探测器的光响应度提高了460倍
行家说UV了解到，中国科学院宁波材料技术与工程研究所科研团队近年来一直致力于氧化镓薄膜及其日盲紫外探测器的制备及其物性的调控研究。前期，团队通过溶液法制备了具有较高紫外-可见抑制比的氧化镓基探测器，其功耗可至pW量级。
近期中国科学院宁波材料技术与工程研究所科研团队通过施加磁控溅射衬底偏压辅助制备工艺，有效调控了非晶氧化镓（a-GaOx）薄膜的表面粗糙度、相对质量密度、折射率、带隙和成分配比（镓氧比）。在近室温下制备的a-GaOx薄膜具有较少的各类缺陷态，大幅提高了薄膜的致密度和载流子的迁移率，相应日盲紫外探测器的光响应度提高了460倍，并具有良好的光谱选择性。
低温结晶机理及探测器光电性能的测试
据悉，该团队开发了金属诱导低温退火工艺，使得氧化镓的结晶温度降低200℃；提出了籽晶层和非平衡态联合作用下的低温诱导结晶机制，诱导后薄膜的致密度得到大幅提高，带尾态、氧空位等缺陷态显着降低，相应光电薄膜晶体管探测器具有优异的光谱选择性。
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厦门大学：研发出异质结自供电日盲紫外光电探测器
厦门大学张洪良、程其进课题组基于Ga2O3研发了一种具有全耗尽有源区的pin（p-GaN/i-Ga2O3/n-Ga2O3）异质结自供电日盲紫外光电探测器。该pin异质结光电探测器具有优越的日盲探测能力，在无外部电源供电的情况下器件展示出较高的响应度（72 mA/W）、较高的探测率（3.22 × 1012Jones）、高的光暗电流比（1.88 × 104）。器件具有较快的响应速度（上升时间为7 ms，下降时间为19 ms）以及良好的动态响应特性（在248 nm的脉冲激光激发下下降时间为185 μs）；并且器件具有良好的稳定性，经过长时间的开关或者放置之后器件的响应特性几乎没有变化。
全耗尽有源区的pin（p-GaN/i-Ga2O3/n-Ga2O3）异质结自供电日盲紫外光电探测器件结构设计和能带结构；器件实现了零偏压下的自驱动和较快的响应速度。
另一方面，作者也通过高分辨X射线光电子能谱对Ga2O3/GaN异质结界面的电子结构进行了详细的研究，如带阶、内建电势等，并从电子结构和能带的角度分析了光电探测器中优越器件性能的来源。
研究发现，通过对耗尽区宽度的严格调控，使得Ga2O3/GaN pin异质结光电探测器中作为主要光吸收区（有源区）的i-Ga2O3层完全耗尽，可以显着提升光电探测器的性能，主要原因如下：第一，在大多数的pn结型光电探测器中，由于耗尽区较窄，大部分的光生载流子处于耗尽区之外，并且在扩散过程中容易被复合，只有一小部分光生载流子能进入耗尽区，对光电流产生贡献，导致光电探测器响应度较低，而本文中制备的光电探测器具有较宽的耗尽区可以更有效的分离光生载流子，减少了光生载流子复合的几率，提高了光吸收效率，使得光电探测器的响应度提升；第二，由于本文中制备的光电探测器具有一个全耗尽的有源区，当光照射到光电探测器时，光生载流子可以直接在耗尽区中内建电场的作用下做高速的漂移运动，避免了漫长的扩散过程，从而显着提升了光电探测器的响应速度；第三，低载流子浓度的i-Ga2O3层使得光电探测器的暗电流被抑制，提高了光电探测器的探测率。
来源：化学与材料科学、宁波材料技术与工程研究所
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