基于云母衬底生长的非晶Ga_(2)O_(3)柔性透明日盲紫外光探测器研究

基于宽禁带半导体材料氧化镓(Ga_(2)O_(3))制备日盲深紫外(UV)光电探测器是当前研究的热点课题之一,但如何制备出高性能的Ga_(2)O_(3)基日盲探测器应用于柔性透明光电子领域仍然存在挑战.本文采用射频磁控溅射技术在柔性云母衬底上生长了具有高透射率的非晶Ga_(2)O_(3)薄膜.在此基础之上,采用铝掺杂氧化锌(AZO)作为电极材料,制备了非晶Ga_(2)O_(3)薄膜基金属-半导体-金属(MSM)结构的透明日盲深紫外光电探测器,并系统对比分析了平面状态和多次弯曲后的器件性能.结果表明,非晶Ga_(2)O_(3)基透明探测器具有超高的可见光透明度,并显示出良好的日盲紫外光电特性.器件在254 nm光照下的响应率为2.69 A/W,响应和恢复时间为0.14 s/0.31 s.经过300次机械弯曲后,器件具有与其平面状态相近的光响应行为,器件性能没有发生明显的衰减现象,表现出良好的柔韧性和稳定性.本工作证实了AZO薄膜可作为下一代柔性和可见光透明的Ga_(2)O_(3)基探测器的电极材料,并为研制高性能柔性透明日盲深紫外探测器提供一定参考.

氧化镓微晶薄膜制备及其日盲深紫外探测器

采用射频磁控溅射技术和热退火技术在石英衬底上制备了微晶态Ga2O3薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)、紫外-可见-红外分光光度计(UV-Vis-IR)以及X射线光电子能谱仪(XPS)等手段对薄膜结构、光学特性以及化学组分进行了系统研究。结果表明,制备的Ga2O3薄膜呈非晶态,退火处理后,薄膜由非晶态转变为含β相Ga2O3的微晶薄膜,随退火温度升高,薄膜内部微晶成分不断增加,但最终在石英衬底上制备的薄膜并未全部转换成全晶态薄膜(β-Ga2O3)。基于非晶和微晶Ga2O3薄膜制备了金属-半导体-金属(MSM)结构的日盲深紫外探测器,发现非晶Ga2O3薄膜基器件表现出更高的光响应,而微晶Ga2O3薄膜基器件则具有更低的暗电流和更快的响应速度。