Si/Ga₂O₃/NiO-Heterojunktion-Bipolarphototransistor mit hoher Empfindlichkeit und externer Quanteneffizienz

WANG Zhe ,  

CHENG Siyuan ,  

LI Yihan ,  

ZHANG Zhao ,  

KONG Hao ,  

LI Mingkun ,  

DONG Xin ,  

摘要

Solarblind-Ultraviolett-Photodetektoren können die Absorption von atmosphärischem Ozon nutzen, um ein äußerst niedriges Hintergrundrauschen zu erreichen, und bieten breite Anwendungsperspektiven im militärischen und zivilen Bereich. Traditionelle Detektoren weisen jedoch Schwächen wie schwache solarblinde UV-Detektionssignale und geringe Empfindlichkeit auf. In dieser Arbeit wurde ein Si/Ga₂O₃/NiO-Heterojunktion-Bipolarphototransistor auf Siliziumsubstrat aufgebaut, wobei Si als Kollektor, Galliumoxid (Ga₂O₃) als Basis und Nickeloxid (NiO) als Emitter dient. Die Ergebnisse der Röntgenbeugung und der Rasterkraftmikroskopie zeigen, dass die mittels metallorganischer chemischer Gasphasenabscheidung (MOCVD) auf dem Siliziumsubstrat hergestellte Ga₂O₃-Dünnschicht eine polykristalline Struktur mit ausgezeichneter Oberflächenebenheit aufweist und ihr epitaktisches Wachstum dem Volmer-Weber-Modell folgt, während die mittels RF-Magnetron-Sputtern auf der Ga₂O₃-Schicht abgeschiedene NiO-Schicht amorph und rau ist. Bei einer Beleuchtungsstärke von 254 nm und 200 μW/cm² sowie einer Betriebsspannung von 15 V erreicht die Photoreaktionsfähigkeit des Geräts 4×10³ A/W, die externe Quanten effizient bei 1,9×10⁶ %, und das Gerät weist eine hohe Effizienz bei der Erkennung schwacher solarblinder UV-Signale auf. Diese Studie nutzt den inhärenten Stromverstärkungsmechanismus des Transistors und bietet innovative Ansätze für die Entwicklung und Herstellung von Hochleistungs-Solarblind-UV-Photodetektoren auf Ga₂O₃-Basis.

关键词

metallorganische chemische Gasphasenabscheidung;Galliumoxid;solarblindes UV-Detektieren;Heterojunktion-Bipolarphototransistor;Siliziumsubstrat

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