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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
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热退火纳米晶Ga2O3薄膜的晶体生长与结构-性能优化
摘要： 评估了热退火对纳米晶Ga2O3薄膜晶体化学性质、结晶过程、折射率、机械性能及电学特性的影响。采用Ga2O3陶瓷靶材在500℃下将Ga2O3薄膜溅射沉积于Si(100)衬底表面，并进行了500-900℃范围内的退火处理。X射线衍射与椭偏仪研究表明，热退火改善了薄膜的结构质量与堆积密度。原子力显微镜分析显示退火温度对表面粗糙度具有显著影响，当退火温度超过700℃时尤为明显。结合结构形态变化特征，在较高温度（800-900℃）退火的Ga2O3薄膜表现出更高的硬度和弹性模量。折射率(n)与消光系数(k)及其色散曲线表明退火温度对光学特性具有强烈影响。由于热退火使结构质量、织构取向和堆积密度逐步优化，折射率值在632nm波长处呈现1.78-1.84的变化范围。研究建立了退火温度与Ga2O3薄膜光学及电学特性之间的关联关系。
关键词： 机械性能、溅射沉积、退火、电学性能、β-氧化镓薄膜、晶体化学
更新于2025-09-19 17:13:59