ZnO/ZnMgO异质界面极化诱导的二维电子气用于高性能增强型紫外光电探测器

摘要： 采用简易射频磁控溅射系统在石英衬底上制备的ZnO/Mg0.2Zn0.8O界面处，成功实现了具有高载流子浓度（~10^18 cm^-3）的二维电子气（2DEG）自发形成。与有无ZnO缓冲层的Mg0.2Zn0.8O紫外（UV）光电探测器（PDs）相比，基于ZnO/Mg0.2Zn0.8O双层膜的PD不仅对紫外区双波长具有敏感性，还在低工作电压偏置下展现出显著增强的光谱响应度、光电暗电流比（10^7）、比探测率（10^14）以及约四个数量级的紫外/可见光抑制比。受2DEG诱导，该光电探测器在10V电压下的外量子效率（EQE）达到14858%，表明基于此异质结结构的器件实现了相当高的增益。通过极化诱导和能带弯曲进一步详细论证了该增益机制。2DEG在实用探测器中的应用为大幅提升ZnO/Mg0.2Zn0.8O双波段紫外PDs的高性能提供了新颖有效的方法。