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在异质外延β-Ga2O3单晶薄膜上实现快速响应日盲光电探测器
作者:
作者单位:

中山大学物理学院/光电材料与技术国家重点实验室,广东 广州 510275

作者简介:

汤梓荧,博士研究生,研究方向为宽禁带半导体光电器件(包括紫外激光器、日盲探测器等),E-mail:tangzy6@mail2.sysu.edu.cn。

通讯作者:

朱海,博士,教授,研究方向为宽禁带和超宽禁带半导体外延、紫外日盲探测器件、微腔激子态激光物理研究,E-mail:zhuhai5@mail.sysu.edu.cn。

中图分类号:

O04

基金项目:


High-Temporal Dynamic β-Ga2O3 Schottky Type Solar-Blind Photodetector via Heteroepitaxy Single Crystalline Film
Author:
Affiliation:

Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies/School of Physics, Sun Yat-Sen University, Guang-zhou 510275, China

Fund Project:

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    摘要:

    通过等离子体辅助分子束外延(PA-MBE),在双抛蓝宝石衬底上生长出两英寸的高质量β-Ga2O3单晶薄膜。利用光刻技术和电子束蒸镀金叉指电极,在薄膜上成功地制备了金属-半导体-金属结构(M-S-M)型日盲光电探测器。结果表明:日盲光电探测器的暗电流低至130 pA(20 V),对紫外波段的光响应度达到229 mA?W-1;此外,器件对光信号表现出超快的瞬态特性,衰减时间为1.31 ms,器件的优异性能可归因于β-Ga2O3的高结晶质量和肖特基结的巨大场迁移率。该研究为未来基于更大规模的β-Ga203异质外延薄膜的深紫外(DUV)光电探测器的应用迈出了重要一步。

    Abstract:

    In this report, we successfully fabricate a β-phase Ga2O3 single-crystalline film based high performance solar-blind photodetector. Based on β-Ga2O3 single crystalline film hetero-grown via plasma-assisted molecular beam epitaxy (PA-MBE) on sapphire substrates, the solar-blind detector is constructed by interdigitated Au-electrode with the metal-semiconductor-metal structure. The dark-state current of the device is low as 130 pA, meanwhile the UV photon-responsivity is >229 mA?W-1 at the peak of 225 nm. Moreover, the device exhibits an ultrafast transient characteristic of DUV signals with a decay time of 1.31 ms. The excellent performances of the device could be attributed to the high crystalline quality of β-Ga2O3 and giant field mobility in Schottky junction. Our results present a significant step towards future applications of two-dimension array DUV photodetector based on larger scale β-Ga2O3 heteroepitaxy film.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

汤梓荧,朱海.在异质外延β-Ga2O3单晶薄膜上实现快速响应日盲光电探测器[J].材料研究与应用,2023,17(3):448-454.

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  • 收稿日期:2023-04-18
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  • 在线发布日期: 2023-06-28
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