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oe1(光电查) - 科学论文

12 条数据
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  • 超宽带隙(ScGa)?O?合金薄膜及相关的灵敏快速响应日盲光电探测器

    摘要： 尽管β-Ga?O?因其直接带隙（4.9 eV）和高稳定性被视为日盲光电探测器（PDs）的优异候选材料，但其截止波长常超出深紫外（DUV）区域，降低了探测器的抑制比。此外，β-Ga?O?薄膜中普遍存在的氧空位作为陷阱中心阻碍载流子复合，显著降低响应速度。为解决这些问题，本研究提出通过掺杂钪形成三元(ScGa)?O?合金来改性β-Ga?O?。得益于Sc?O?比Ga?O?更宽的带隙（~5.7 eV）及更强的Sc-O键合力，(ScGa)?O?合金薄膜如预期般展现出比纯Ga?O?更宽的带隙（5.17 eV）和更少的氧空位，最终使基于该合金薄膜的PDs具有超低暗电流（10 V下0.08 pA）和更快的响应时间（上升时间：41/149 ms；衰减时间：22/153 ms）。此外，(ScGa)?O? PD的峰值与截止响应波长相对纯Ga?O? PD发生蓝移，从而获得更高抑制比（>500 vs ~317）。这种利用Sc?O?更宽带隙和更强Sc-O键合来拓宽带隙、同时减少(ScGa)?O?合金本征载流子和氧空位的钪合金化策略，有望广泛应用于其他宽带隙氧化物合金设计，开发具有低暗电流和高响应速度的高性能紫外光电探测器。

    关键词： 氧化镓薄膜、脉冲激光沉积、日盲光电探测器、钪合金化

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 基于高性能非晶BeZnO合金的刚性及柔性衬底日盲紫外光电探测器

    摘要： 本研究通过在高Be掺杂含量的非晶薄膜（分别制备于刚性c-蓝宝石及柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)衬底上），调控三元合金BeZnO的带隙使其适用于日盲紫外(UV)辐射探测。沉积一对平行Al电极后，构建了峰值响应度出现在约230 nm处、截止波长小于284 nm的基于非晶BeZnO合金的日盲紫外光电探测器(PDs)。三种衬底上制备的PDs均展现出极低暗电流（分别为58.7 pA、2.9 pA和1.8 pA）。时间依赖的光响应循环测试证实器件具有可重复性且对日盲紫外辐射敏感。更重要的是，这些器件表现出快速响应特性——上升时间约40 ms，尤为突出的是衰减时间仅约10 ms的极速恢复速度。本研究为在不同衬底上构建高性能PDs提供了方法，其中在柔性衬底上制备非晶日盲紫外PDs的工作，有望为可变形PDs的设计提供指导意义。

    关键词： 非晶BeZnO合金，快速恢复速度，日盲光电探测器，柔性衬底，高铍含量

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 基于α/β相结的自供电日盲光电探测器

    摘要： 近期，自供电型Ga2O3基日盲光电探测器因设备节能、小型化和高效能需求增长而备受关注。由于p型掺杂存在重大挑战，构建理想的Ga2O3基p-n结器件结构仍具难度。虽然异质结自供电器件前景可期，但存在两大致命缺陷：（1）异质结材料带隙较窄导致非日盲区光敏性；（2）晶格失配造成外延膜质量欠佳。针对Ga2O3多种多晶型态，我们提出构建α/β相结结构用于自供电日盲光电探测器，α相与β相Ga2O3间较小的晶格失配及相近的带隙将解决上述问题。α/β-Ga2O3相结预期形成II型能带排列，促进光生载流子分离并通过结区转移至对应电极。本研究通过低成本简便的水热法与后退火处理工艺，制备出具有厚度可控β-Ga2O3壳层的垂直排列纳米棒阵列α/β相结。成功构建了固态型和光电化学型两种自供电α/β-Ga2O3相结探测器，分析表明该探测器无需偏压即可高效检测日盲信号。本工作证实α/β-Ga2O3相结在自供电日盲光电探测器中的应用价值，其不仅节能高效，更能在无外接电源情况下长期适用于太空、南北极等严苛环境。

    关键词： 日盲光电探测器、相结、氧化镓、α/β相结、自供电

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 具有创纪录高响应度抑制比的金-半-金ε-Ga2O3日盲光电探测器及其增益机制

    摘要： 近年来，氧化镓（Ga2O3）日盲光电探测器（SBPD）因其潜在的日盲成像、深空探测和保密空间通信等应用而备受关注。本研究展示了一种超高性能ε相氧化镓金属-半导体-金属（MSM）日盲光电探测器。与现有MSM结构氧化镓光电探测器相比，该器件实现了创纪录的230 A/W响应度和24毫秒快速衰减时间。在6V工作电压下，ε-Ga2O3 MSM日盲光电探测器展现出1.2×101?琼斯超高探测率及23.5皮安低暗电流，证实其具备检测超弱信号的卓越能力。通过创纪录的响应度抑制比（R250nm/R400nm=1.2×10?），进一步验证了该探测器的高灵敏度和波长选择性。暗态温度依赖性电学特性分析表明：低电场区电流传输由热电子场发射主导，高电场区则由泊松-弗伦克尔发射机制控制。基于电流传输机制和密度泛函理论（DFT）计算，研究揭示了金属接触/Ga2O3界面缺陷态或Ga2O3体相缺陷态导致的肖特基势垒降低效应是该器件的增益机制。这些发现深化了对ε-Ga2O3光电器件的理解，为未来日盲探测应用中的性能提升提供了重要指导。

    关键词： 拒斥比、金属有机化学气相沉积、ε-Ga2O3、响应度、高性能、日盲光电探测器

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 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

  • 具有对称叉指肖特基接触的ε-Ga?O?日盲光电探测器对低强度光信号的响应制备

    摘要： 由于载流子传输的限制，肖特基接触器件的暗电流相对低于欧姆接触器件，从而使光电探测器具有较高的比探测率。本工作采用金属有机化学气相沉积法制备了ε-Ga?O?薄膜，并以金电极为肖特基接触构建了三对叉指式紫外日盲光电探测器。结果表明，该探测器对250 nm波长光响应时展现出优异的波长选择性，响应度达0.52 A W?1。此外，在40/5 μW cm?2的254 nm光照下分别施加5 V电压时，其明暗电流比达到1.82×10?/6.03×102，暗电流低至1.87×10?11 A。相应地，比探测率为1.67×1012 Jones，光响应度为0.198 A W?1/52.54 mA W?1。总体而言，本研究所制ε-Ga?O?被证实是实现高性能日盲探测的优异候选材料。

    关键词： ε-Ga2O3，高探测率，肖特基接触，日盲光电探测器

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 通过晶格失配和晶体取向调控β-Ga2O3外延薄膜的日盲光电响应特性

    摘要： 实现宽禁带半导体光电特性的调控是下一代功能性光电子器件发展的主要挑战。作为一类引人注目的宽禁带半导体，β-Ga2O3（禁带宽度约4.9 eV）正成为日盲区光电探测器极具潜力的候选材料。本研究通过选用不同对称性和晶格参数的衬底[即(100)面MgO、(100)面MgAl2O4和(0001)面α-Al2O3]，成功制备出具有(100)或(2?01)晶向的外延β-Ga2O3薄膜。研究发现光电响应特性与晶格失配度和薄膜取向密切相关：在晶格失配较小的MgO衬底上生长的(100)取向β-Ga2O3薄膜，在254 nm波长下展现出0.1 A·W-1的响应度和4.3×1012 Jones的探测率，较(2?01)取向薄膜提升约一个数量级。该研究为开发高性能日盲光电探测器提供了新策略。

    关键词： β-Ga2O3、晶体取向、外延薄膜、晶格失配、日盲光电探测器

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 基于非晶掺铟氧化镓薄膜的具有准齐纳隧穿效应的快速响应日盲光电探测器

    摘要： 基于射频磁控溅射技术在室温下制备的非晶掺铟氧化镓（Ga2O3）薄膜，我们构建了一种具有金属-半导体-金属结构的高性能日盲紫外光电探测器。该探测器在235纳米波长下展现出18.06 A/W的高响应度，同时具备4.9微秒的快速上升时间和230微秒的快速衰减时间。由于铟元素的掺杂，其探测范围较单一Ga2O3光电探测器显著拓宽。此外，薄膜中不同区域的不均匀铟分布导致电阻差异，从而形成了准齐纳隧穿内增益机制。这种准齐纳隧穿内增益机制对提升响应速度和响应度具有积极影响。

    关键词： 准齐纳隧穿效应、快速响应、非晶InGaO薄膜、日盲光电探测器

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 通过折纸法实现的3D日盲Ga?O?光电探测器阵列

    摘要： 通过折纸工艺在聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底上生长的非晶Ga2O3薄膜，实现了三维日盲光电探测器阵列。该探测器单元暗电流为0.17 nA，在250 nm波长处峰值响应度约8.9 A W?1，量子效率达4450%。探测器具有明确的268 nm截止波长，日盲比超过两个数量级（250 nm/300 nm光电流比）。经数千次弯曲循环后，探测器单元仍保持优异的电学稳定性。三维阵列中所有探测器单元均表现出高度一致的性能。此外，该器件能实现实时光轨迹捕捉与多点光空间分布识别功能——这是此前所有二维日盲光电探测器均未实现的。该成果为利用常规半导体薄膜制备三维探测器开辟了新途径，有望应用于光学定位、追踪、成像及通信等领域。

    关键词： 3D光电探测器、日盲光电探测器、非晶Ga2O3、折纸结构

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 基于Ga2O3纳米棒阵列/电解质固液异质结的光电化学自供电日盲光电探测器：具有大分离界面的光生载流子

    摘要： 由于在生物分析、紫外通信等领域具有巨大应用潜力，日盲光电探测器得到了广泛研发。由垂直排列纳米棒阵列（NRAs）构建的光电探测器因其低光反射率和快速电子传输特性，近年来备受关注。然而受限于表面不平整的NRAs与上电极接触不足，光生载流子无法有效分离与转移。本研究制备了一种新型光电化学（PEC）型自供电日盲光电探测器，其结构为具有大尺寸光生载流子分离界面的Ga2O3 NRAs/电解质固液异质结。该β-Ga2O3 NRAs PEC光电探测器在254 nm波长（光强2.8 mW/cm2）、零偏压条件下展现出3.81 mA/W的光响应度，获得28.97的光暗电流比和1.86%的外量子效率。该成果为高效深紫外探测且低功耗的日盲光电探测器提供了新型器件结构。

    关键词： 光电化学，氧化镓纳米棒阵列，固液异质结，日盲光电探测器，自供电

    更新于2025-09-11 14:15:04