基于MOCVD外延超薄氧化鎵薄膜的高性能日盲和X射線探測器(特邀)

編號：CYYJ01736

篇名：基于MOCVD外延超薄氧化鎵薄膜的高性能日盲和X射線探測器(特邀)

作者：鐘天晟 于舜杰 趙曉龍 丁夢璠 梁方舟 方師 張中方 侯小虎 孫海定 徐光偉 胡芹 龍世兵

關(guān)鍵詞： 光電探測器 雙功能探測 MOCVD 氧化鎵 X射線 日盲紫外

機(jī)構(gòu)： 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)微電子學(xué)院

摘要： 為了順應(yīng)光電探測器和陣列小尺寸、多功能、高密度集成的發(fā)展趨勢,報告了一種基于超薄氧化鎵(Ga2O3)制成的高性能日盲和X射線雙功能探測器�；�于金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀法,通過高溫下的精細(xì)生長調(diào)控,實現(xiàn)了較薄厚度(70 nm)的高質(zhì)量Ga2O3異質(zhì)外延薄膜。得益于Ga2O3的超寬禁帶和薄膜的高質(zhì)量,基于此薄膜制備的金屬-半導(dǎo)體-金屬結(jié)構(gòu)光電探測器在日盲紫外探測方面實現(xiàn)了5.5×107的光暗電流比,4.65×1015Jones的探測率,3.53×104%的外量子效率,72.2 A/W的響應(yīng)度,而且上述日盲紫外探測參數(shù)在不同的日盲光強下(14.7~548μW/cm2)保持相對穩(wěn)定;在X射線探測方面實現(xiàn)了1.91×104μC·cm-2·Gy-1的超高靈敏度,在等效厚度的情況下,超過之前報道的Ga2O3薄膜器件。同時,器件在較低的工作電壓下,依然可以維持較高的綜合性能。通過系統(tǒng)分析,薄膜質(zhì)量的提升、本征氧空位電離和光致肖特基勢壘降低效應(yīng)等因素共同導(dǎo)致器件表現(xiàn)出針對日盲紫外和X射線的優(yōu)良探測性能。此外,X射線誘導(dǎo)的級聯(lián)效應(yīng)也是超薄Ga2O3具備高X射線探測靈敏度的主要因素之一。該工作可為今后兼具高性能、低功耗的超薄日盲和X射線探測器提供有益的參考。