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oe1(光电查) - 科学论文

75 条数据
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  • 具有高响应度和光电暗电流比的可弯曲太阳能盲Ga2O3紫外光电探测器

    摘要： 本工作展示了具有高响应度和光电导增益的柔性日盲Ga2O3紫外光电探测器。通过射频磁控溅射法在柔性聚酰亚胺(PI)衬底上制备Ga2O3薄膜，结果表明所有不同温度下生长的薄膜均为非晶态。当入射光波长小于254 nm时，Ga2O3薄膜能有效吸收该波段光线。通过调控材料生长温度，相应金属-半导体-金属结构光电探测器的响应度和光电导增益显著提升。在200℃生长温度下，254 nm光照时20 V偏压的电流达396 nA（对应响应度52.6 A/W），光电导增益超过10^5，外量子效率高达2.6×10^4%，该性能指标在包括刚性衬底器件在内的Ga2O3紫外探测器中处于领先水平。经弯曲和疲劳测试后，柔性探测器性能衰减可忽略，展现出优异的机械与电学稳定性。

    关键词： 日盲光电探测器、响应度、光暗电流比、氧化镓、柔性器件

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 视角：氧化镓（Ga?O?）用于超高压整流器与MOSFETs

    摘要： 氧化镓（Ga2O3）因其宽禁带、可控掺杂特性以及大直径低成本衬底的可用性，正成为某些功率电子器件类别中超越现有技术的可行候选材料。这些应用包括电源调节系统（如航空电子和电动船舶的脉冲功率）、重型电动机的固态驱动器，以及先进的电源管理和控制电子设备?？斫╓BG）功率器件有望同时节省能源和成本。然而，由WBG器件驱动的转换器需要在所有层面进行创新，涉及系统设计、电路架构、合格标准甚至市场模式的改变。 β-Ga2O3相对于SiC或GaN具有更大的临界电场，使得高压整流器和增强型金属氧化物场效应晶体管（MOSFET）的性能受益。据报道，β-Ga2O3的反向击穿电压超过2 kV（无论是否采用边缘终端技术），而在蓝宝石衬底上横向场板结构的Ga2O3肖特基二极管更是超过3 kV。迄今为止，在Ga2O3上制造的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）主要为耗尽型（d模式）器件，仅有少数增强型（e模式）操作的演示。尽管这些结果令人鼓舞，但该技术存在哪些局限性？要使其与更成熟的SiC和GaN功率器件技术并肩发挥作用，还需要什么？ 低热导率问题可能通过将器件转移到其他衬底、减薄衬底并使用散热器及顶部散热来解决。我们概述了该材料的特性与物理传输、热传导、掺杂能力及器件设计的现状，总结了当前局限性和未来发展方向。一个关键要求是军事电子开发机构持续的关注。功率电子器件领域的发展历史表明，新技术大约每10-12年出现一次，伴随着性能演进和优化的周期。然而，出于各种原因，旧技术往往在市场上存活很长时间。Ga2O3可能会补充SiC和GaN，但不太可能取代它们。

    关键词： 金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFETs）、β-氧化镓（β-Ga2O3）、整流器、功率电子学、热导率、氧化镓（Gallium oxide）、Ga2O3、掺杂、宽禁带半导体、军用电子学

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 纳米等离子体增强的高性能亚稳相α-Ga2O3日盲光电探测器

    摘要： 本研究在蓝宝石衬底上制备了具有叉指结构的纳米等离激元增强型α-Ga?O?日盲紫外光电探测器。通过在器件表面引入铝纳米颗粒（NPs），使探测器在日盲波段的响应度显著提升——当外加电压为5V时，位于244nm的响应峰达到3.36 A/W。相较于320nm处的响应度，其响应比超过240，展现出优异的日盲截止特性。实验还表明，增强型器件在254nm紫外光照射下光电流大幅增加，而20V偏压下的暗电流仍低于1 pA。为阐明铝纳米颗粒在紫外光照下的增强机制，采用开尔文探针力显微镜直接揭示了促进α-Ga?O?表面局域电场形成的表面等离激元振荡物理机制。此外，通过实验测量与理论计算阐明了叉指间距对器件性能的影响规律。这些成果不仅为铝纳米等离激元增强α-Ga?O?器件提供了直接证据，更有助于日盲紫外探测器的优化设计与制备。

    关键词： 光电探测器、纳米等离子体、α-氧化镓、日盲、叉指

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 具有超宽带隙Ga2O3透明导电电极的太阳能电池架构中的巨大体光伏效应

    摘要： 据报道，超宽带隙透明导电β相氧化镓（β-Ga2O3）薄膜被用作铁电太阳能电池的电极。在一种新型能源应用材料结构中，我们展示了一种太阳能电池结构（光吸收体夹在两个电极之间——其中一个为透明电极），该结构在典型室内光照条件下不受肖克利-奎伊瑟开路电压（Voc）极限的限制。电极的太阳光盲特性使其在白光照射（常规室内照明）下实现了破纪录的体光伏效应（BPE）。通过引入太阳光盲导电氧化物，这项工作为突破肖克利-奎伊瑟极限的铁电光伏技术开辟了新前景。

    关键词： 体光伏效应、钛酸铅锆(Pb(Zr,Ti)O3)、太阳能电池结构、铁电光伏技术、氧化镓(Ga2O3)、宽禁带半导体、透明导电氧化物、超宽禁带半导体

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 卤化物气相外延法实现α-Ga?O?的相位控制横向外延过生长

    摘要： 我们研究了掩模材料对α-Ga2O3外延横向生长(ELO)特性的影响，开发出一种能显著抑制异常生长和开裂的ELO技术，从而实现宽掩模上的长期生长——这对有效提升晶体质量至关重要。传统SiOx掩模展现出优异的生长选择性，仅在α-Ga2O3岛间掩模上形成薄非晶GaOx层。但该非晶层会转变为β-Ga2O3，破坏α-Ga2O3的长期生长。采用TiOx掩模可避免非晶沉积，此时掩模上沉积κ-Ga2O3且未观察到向β-Ga2O3的转变。通过使用TiOx掩模开发的ELO技术，成功生长出直径约25微米的α-Ga2O3岛。透射电镜观测显示岛最外层未检测到位错。

    关键词： 晶体质量、α-氧化镓、掩模材料、卤化物气相外延、外延横向过生长

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 硅基上Ga2O3纳米线的生长及其紫外光电探测器应用

    摘要： 我们研究了银催化剂对增强氧化镓（Ga2O3）纳米线生长的影响。通过高温（约1000°C）热氧化技术，在作为催化层的薄银膜存在条件下，成功实现了P+型硅（100）衬底上Ga2O3纳米线的生长。我们展示了这些Ga2O3纳米线的形貌、成分及电学特性表征结果，包括光电导和瞬态时间的测量数据。结果表明：高度取向、致密且细长的Ga2O3纳米线可直接生长在硅表面。具有本征n型特性的Ga2O3纳米线在硅衬底上生长时形成了pn异质结，该异质结展现出整流特性和优异的紫外光响应性能。

    关键词： 电导率、纳米线、β-氧化镓、氧化、银催化剂、光电探测器

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 用于日盲紫外与红外双波段光电探测器的MOCVD异质外延β-Ga?O?与黑磷pn异质结

    摘要： 首次提出并验证了用于日盲紫外与红外双波段光电探测器的MOCVD异质外延β-Ga2O3与BP pn异质结。该器件在紫外和红外辐照下分别展现出88.5 mA/W和1.24 mA/W的显著光响应，具有明显的pn异质结特性及优异的光开关周期性。此外，还详细研究了不同辐照条件下β-Ga2O3/BP pn异质结的光电特性（包括光生载流子与光响应）。这些结果表明β-Ga2O3/BP pn异质结在未来紫外/红外双波段探测系统中具有潜在应用价值。

    关键词： 黑磷、β-氧化镓、异质结、紫外/红外、光电探测器

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 由自组装二氧化硅纳米球实现的Ga2O3衬底

    摘要： 为了在(?2 0 1)取向β-Ga?O?衬底上获得高质量GaN外延薄膜，研究团队通过自组装周期性SiO?纳米球单层并进行感应耦合等离子体(ICP)刻蚀，制备出具有周期性SiO?纳米球图案的Ga?O?衬底(SiO?-NPGS)。该衬底能实现GaN薄膜的纳米级外延横向过生长(NELOG)。与平面Ga?O?衬底相比，SiO?-NPGS使GaN外延薄膜的(0 0 0 2)和(1 0 ?1 2)晶面半高宽(FWHM)分别从555角秒降至388角秒、634角秒降至356角秒，展现出优异的外延生长潜力。拉曼光谱证实SiO?-NPGS上生长的GaN薄膜几乎无应力。截面透射电镜(TEM)观测也显示位错密度显著降低——嵌入式SiO?纳米球通过阻挡位错并诱导GaN横向过生长，从而大幅减少穿透位错密度。该研究为在Ga?O?衬底上实现高质量无应力GaN外延生长提供了新途径。

    关键词： A3 金属有机化学气相沉积，B1 二氧化硅纳米球，B1 氧化镓，B1 氮化镓，A1 纳米级外延横向过生长

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 低损耗β-Ga?O?光学波导在紫外-近红外光谱范围内的演示

    摘要： 本文报道了低损耗β相氧化镓（b-Ga2O3）光学波导的制备及其在紫外（UV）至近红外（NIR）光谱范围内传播损耗的分析。采用金属有机化学气相沉积法在蓝宝石衬底上生长b-Ga2O3薄膜，并通过纳米加工工艺制备成多种波导结构。在810 nm波长下，b-Ga2O3波导实现了3.7 dB/cm的低传播损耗，达到当前先进水平。结合理论模拟，我们讨论了双光子吸收、侧壁散射、顶面散射和体材料散射等多种b-Ga2O3波导损耗机制，并估算了它们对总光学损耗的贡献。结果表明，b-Ga2O3是制备紫外至近红外光谱区域各类集成光子器件的理想光学材料。

    关键词： 集成光子器件、β-氧化镓、传播损耗、紫外-近红外光谱、光波导

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 无催化剂气-固沉积法生长β-Ga?O?纳米线用于深紫外光电探测器及图像传感器应用

    摘要： 太阳盲区深紫外（DUV）波段（200-280纳米）的光电探测技术因其军事和民用领域的诸多关键应用而备受关注。本研究开发了一种无催化剂条件下通过气-固合成法制备单晶β-Ga2O3纳米线的技术。由该纳米线制成的光电探测器对265纳米DUV光照具有高度敏感性，展现出优异的光响应性能：光暗电流比、响应度、比探测率和响应速度等性能参数分别可达≈103、≈233 A W?1、≈8.16×1012 Jones和0.48/0.04秒。此外，该探测器在≈290纳米处具有陡峭的响应截止波长，其DUV/可见光（250-405纳米）抑制比超过102。研究发现该器件在200伏高偏压下仍能正常工作，此时响应度可提升至≈1680 A W?1。这种基于纳米线的光电探测器还能作为具有合理空间分辨率的DUV光图像传感器。凭借上述优势，本研究所开发的基于无催化剂生长β-Ga2O3纳米线的DUV光电探测器，在未来DUV光电子领域具有重要应用前景。

    关键词： DUV光电探测器、无催化剂生长、纳米线、图像传感器、β-氧化镓

    更新于2025-09-11 14:15:04