非晶氧化镓基日盲紫外探测器的研究进展

日盲紫外探测在空间安全通信、臭氧空洞监测、导弹来袭告警等民用与军事领域有着广阔的应用场景和特定的市场价值。氧化镓(Ga_(2)O_(3))具有超宽的带隙(4.4~5.3 eV),几乎覆盖整个日盲波段,被认为是构筑日盲紫外探测器的理想材料之一。相较于单晶和外延氧化镓材料,非晶氧化镓(a-Ga_(2)O_(3))的制备温度更低,工艺相对简单,且衬底的适用范围更广,因此近些年成为Ga_(2)O_(3)基日盲紫外探测领域新的研究热点。本文旨在对a-Ga_(2)O_(3)基日盲紫外探测器的研究进展与现状进行介绍。首先介绍了a-Ga_(2)O_(3)的基本特性以及几种常见的制备方法,进而介绍了各种适用的器件类型、结构及性能。目前,a-Ga_(2)O_(3)基日盲紫外探测器主要分为MSM型、结型、TFT型和阵列型等几大类,通过器件结构优化,进一步提升探测性能。其中,MSM型器件结构简单,响应度高,应用最为广泛;结型器件通过构建肖特基结和异质结等,具有响应速度快、暗电流低和自供电的特点;TFT型器件能够在抑制暗电流的同时放大增益,且可以通过施加栅压脉冲来提升响应速度;阵列型器件主要用于大面积成像。最后,本文对a-Ga_(2)O_(3)日盲紫外探测器未来的发展趋势进行了总结和展望。

基于非晶氧化镓的自驱动日盲紫外探测器研究

氧化镓(Ga_(2)O_(3))具有超宽的带隙(4.5~4.9 eV),已经成为制备日盲紫外光电探测器的优选材料.然而,以较低的成本制备大尺寸高均一性的Ga_(2)O_(3)薄膜仍然存在技术上的挑战.利用脉冲激光沉积(PLD)技术,在室温下制备了非晶氧化镓(a-Ga_(2)O_(3))薄膜,并构建了ITO/a-Ga_(2)O_(3)/Au结构的垂直光电探测器.在非对称肖特基势垒的作用下,该器件具有自驱动探测能力,并表现出良好的光电响应性能.在0 V偏压下,该器件的响应度可达4.75 mA/W(254 nm),上升时间和下降时间分别为5.75 ms和6.30 ms,抑制比(R_(250 nm)/R_(300 nm))为20.7.在1 V偏压下,该器件表现出133.7 A/W的超高响应度,抑制比进一步提高到32.9.工作为制备高性能自驱动日盲紫外光电探测器提供了一种新的思路.

氧分压对a-Ga_(2)O_(3)基日盲紫外光电探测器性能的影响研究

非晶氧化镓(a-Ga_(2)O_(3))基日盲紫外光电探测器的性能与a-Ga_(2)O_(3)薄膜内的氧空位有关,氧空位的浓度制约着探测器的响应度和响应速度。为了在探测器的响应度和响应速度之间达到平衡,本文通过微调射频磁控溅射过程中的氧分压,调控薄膜内的氧空位浓度,并在此基础上成功制备金属-半导体-金属(metal-semiconductor-metal,MSM)型日盲紫外探测器。研究结果显示,通过掺入氧气能减少薄膜内的氧空位,改善薄膜的致密度。适当条件的氧分压可以使探测器在维持良好响应度的前提下,同时拥有较快的响应速度,在两种互相制约的特性上达到了平衡。特别地,在3%氧分压条件下制备得到的日盲探测器在254 nm、80μW/cm^(2)的紫外光照射下具有2.6 A/W的响应度以及2.2 s/0.96 s的快速响应速度。

感光层厚度对a-GaO_(x)基日盲紫外光电探测器的性能影响研究

为制备高性能日盲紫外光电探测器,采用低温金属有机物化学气相沉积方法制备了非晶氧化镓薄膜。通过对薄膜结构特性测试证明了薄膜的非晶特性,并且薄膜表面较为平坦,光学吸收边位于深紫外波段范围内。在此基础上,研制了日盲紫外光电探测器。随非晶氧化镓感光层厚度由33.2 nm增至133.6 nm,探测器的光电流和暗电流均提升了2个数量级,并且响应度和外量子效率均随感光层厚度提升而增大,探测器的响应度和外量子效率的最大值分别达到2.91 A/W和1419.12%。探测器的厚度依赖特性可归因于界面高缺陷层、光吸收强度以及探测器的几何参数。此外,探测器展现出良好的波长选择性以及时间分辨响应稳定性。

大尺寸AMOLED显示的技术挑战

综述了目前大尺寸AMOLED显示的技术挑战,尤其是背板技术。然后论述了如何采用氧化物TFT新技术与LTPS和a-Si TFT的优势相结合制造大尺寸背板的最佳方案。通过对比传统准分子激光退火(ELA)LTPS和非晶铟-镓-氧化锌(a-IGZO)TFT的器件特性,特别揭示了氧化物TFT的挑战性技术。最后,展示了由a-IGZO TFT背板制造的12.1in WXGAAMOLED显示器原型机。

α-IGZO薄膜场效应晶体管的光敏特性

通过掩膜板制备源漏电极的方法,以非晶铟-镓-锌氧化物(α-IGZO)为有源层,制备了结构为ITO/SiO2(400nm)/α-IGZO(50nm)/Al的底栅顶接触型(BGTC)光敏薄膜场效应晶体管(TFT)并研究了其光敏特性。实验发现,在蒸镀Al电极作为源极和漏极,再在空气中及350℃的温度下退火1h后,器件的阈值电压Vth为15.0V,在栅源偏压VGS=30V时其有效场效应迁移率为0.57cm2/Vs,表现出良好的晶体管特性。当用强度为8.1mW/cm2的白光照射时,器件表现出明显的光敏特性,其Vth下降为-15.0V,在源漏电压VDS=20V且VGS=30V时其有效场效应迁移率上升为1.34cm2/Vs,在VGS=2.5V时其'明/暗'电流比达到一极大值,响应率达到1.11A/W,并具有良好的时间响应特性。