Research Progress in Gallium Based Oxide Thin Film Solar-blind Ultraviolet Photodetectors

CHEN Xing; CHENG Zhen; LIU Kewei; SHEN Dezhen

doi:10.37188/CJL.20230146

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Research Progress in Gallium Based Oxide Thin Film Solar-blind Ultraviolet Photodetectors

Invited Paper | 更新时间：2023-08-02

- Research Progress in Gallium Based Oxide Thin Film Solar-blind Ultraviolet Photodetectors
  增强出版
- Chinese Journal of Luminescence Vol. 44, Issue 7, Pages: 1167-1185(2023)
- 作者机构：
  
  1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室，吉林长春　130033
  2.中国科学院大学材料科学与光电工程研究中心，北京 100049
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  the National Natural Science Foundation of China(62074148;61875194;11727902);The National Ten Thousand Talent Program for Young Top⁃notch Talents;The Key Research and Development Program of Changchun City(21ZY05);Jilin Province Science Fund(20220101053JC;20210101145JC);Jilin Province Young and Middle-Aged Science and Technology Innovation Leaders and Team Project(20220508153RC)
- DOI：10.37188/CJL.20230146
  CLC： O484.4;TN36
- Received：15 June 2023，
  
  Revised：02 July 2023，
  
  Published：05 July 2023
- 稿件说明：
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陈星,程祯,刘可为等.镓基氧化物薄膜日盲紫外探测器研究进展[J].发光学报,2023,44(07):1167-1185.

CHEN Xing,CHENG Zhen,LIU Kewei,et al.Research Progress in Gallium Based Oxide Thin Film Solar-blind Ultraviolet Photodetectors[J].Chinese Journal of Luminescence,2023,44(07):1167-1185.
陈星,程祯,刘可为等.镓基氧化物薄膜日盲紫外探测器研究进展[J].发光学报,2023,44(07):1167-1185. DOI： 10.37188/CJL.20230146.

CHEN Xing,CHENG Zhen,LIU Kewei,et al.Research Progress in Gallium Based Oxide Thin Film Solar-blind Ultraviolet Photodetectors[J].Chinese Journal of Luminescence,2023,44(07):1167-1185. DOI： 10.37188/CJL.20230146.

摘要

日盲紫外探测器在国防和民用领域均具有广阔的应用前景。基于宽禁带半导体材料的日盲紫外探测器具有无需昂贵的滤光片、工作电压低、全固态、体积小、重量轻、抗干扰能力强、工作温度范围广等特点，是公认的新一代紫外探测器。在众多的宽禁带半导体材料中，以Ga

作为典型代表的镓基氧化物材料因其优异的电学和光电特性已经成为近年来微电子学和光电子学领域的研究热点，特别是其本征日盲、耐高温、耐高压、化学稳定性好等优异特点使得该类材料在日盲紫外光电探测领域展现出巨大的发展潜力。鉴于此，本文综述了不同晶体结构的Ga

、镓酸盐氧化物、镓锡氧化物、镓铝氧化物等镓基氧化物薄膜及其日盲紫外探测器研究进展。

Abstract

Solar-blind ultraviolet photodetectors have broad application prospects in the fields of national defense and civilian use. The solar-blind ultraviolet photodetectors based on wide bandgap semiconductor materials are recognized as new generation of ultraviolet detector with the characteristics of no expensive filter， low working voltage， all-solid-state， small size， light weight， strong anti-interference ability， and wide operating temperature range. Among these wide bandgap semiconductors， gallium containing oxides with Ga

as a typical representative have become research hotspot in the field of microelectronics and optoelectronics because of their excellent electrical and optoelectronic properties， especially their unique characteristics such as intrinsic solar-blind， high temperature resistance， high pressure resistance and good chemical stability， which makes such materials show great potential in the field of solar-blind ultraviolet photodetectors. In view of this， this article reviews the research progress in the past five years of gallium-based oxide films such as Ga

with different crystal structures， gallate oxide， gallium aluminum （or tin， indium） oxide and their solar blind ultraviolet detectors.

关键词

Keywords

references

CHEN X H ， REN F F ， GU S L ， et al . Review of gallium-oxide-based solar-blind ultraviolet photodetectors ［J］. Photonics Res. ， 2019 ， 7 （ 4 ）： 381 - 415 . doi: 10.1364/prj.7.000381 http://dx.doi.org/10.1364/prj.7.000381

XU J J ， ZHENG W ， HUANG F . Gallium oxide solar-blind ultraviolet photodetectors： a review ［J］. J. Mater. Chem. C ， 2019 ， 7 （ 29 ）： 8753 - 8770 . doi: 10.1039/c9tc02055a http://dx.doi.org/10.1039/c9tc02055a

VARSHNEY U ， AGGARWAL N ， GUPTA G . Current advances in solar-blind photodetection technology： using Ga 2 O 3 and AlGaN ［J］. J. Mater. Chem. C ， 2022 ， 10 （ 5 ）： 1573 - 1593 . doi: 10.1039/d1tc05101f http://dx.doi.org/10.1039/d1tc05101f

郭道友，李培刚，陈政委，等 . 超宽禁带半导体β-Ga 2 O 3 及深紫外透明电极、日盲探测器的研究进展［J］. 物理学报， 2019 ， 68 （ 7 ）： 078501-1-36 . doi: 10.7498/aps.68.20181845 http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20181845

GUO D Y ， LI P G ， CHEN Z W ， et al . Ultra-wide bandgap semiconductor of β-Ga 2 O 3 and its research progress of deep ultraviolet transparent electrode and solar-blind photodetector ［J］. Acta Phys. Sinica ， 2019 ， 68 （ 7 ）： 078501-1-36 . （in Chinese） . doi: 10.7498/aps.68.20181845 http://dx.doi.org/10.7498/aps.68.20181845

王江，罗林保 . 基于氧化镓日盲紫外光电探测器的研究进展［J］. 中国激光， 2021 ， 48 （ 11 ）： 1100001-1-31 . doi: 10.3788/cjl202148.1100001 http://dx.doi.org/10.3788/cjl202148.1100001

WANG J ， LUO L B . Advances in Ga 2 O 3 -based solar-blind ultraviolet photodetectors ［J］. Chin. J. Lasers ， 2021 ， 48 （ 11 ）： 1100001-1-31 . （in Chinese） . doi: 10.3788/cjl202148.1100001 http://dx.doi.org/10.3788/cjl202148.1100001

LI M Q ， YANG N ， WANG G G ， et al . Highly preferred orientation of Ga 2 O 3 films sputtered on SiC substrates for deep UV photodetector application ［J］. Appl. Surf. Sci. ， 2019 ， 471 ： 694 - 702 . doi: 10.1016/j.apsusc.2018.12.045 http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.12.045

VURA S ， MUAZZAM UUL ， KUMAR V ， et al . Monolithic epitaxial integration of β-Ga 2 O 3 with 100 Si for deep ultraviolet photodetectors ［J］. ACS Appl. Electron. Mater. ， 2022 ， 4 （ 4 ）： 1619 - 1625 . doi: 10.1021/acsaelm.1c01296 http://dx.doi.org/10.1021/acsaelm.1c01296

MA Y J ， FENG B Y ， ZHANG X D ， et al . High-performance β-Ga 2 O 3 solar-blind ultraviolet photodetectors epitaxially grown on （110） TiO 2 substrates by metalorganic chemical vapor deposition ［J］. Vacuum ， 2021 ， 191 ： 110402 . doi: 10.1016/j.vacuum.2021.110402 http://dx.doi.org/10.1016/j.vacuum.2021.110402

CHEN X R ， MI W ， WU J W ， et al . A solar-blind photodetector based on β-Ga 2 O 3 film deposited on MgO （100） substrates by RF magnetron sputtering ［J］. Vacuum ， 2020 ， 180 ： 109632-1 - 5 . doi: 10.1016/j.vacuum.2020.109632 http://dx.doi.org/10.1016/j.vacuum.2020.109632

WANG J ， YE L J ， WANG X ， et al . High transmittance β-Ga 2 O 3 thin films deposited by magnetron sputtering and post-annealing for solar-blind ultraviolet photodetector ［J］. J. Alloys Compd. ， 2019 ， 803 ： 9 - 15 . doi: 10.1016/j.jallcom.2019.06.224 http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.06.224

SHEN H ， BASKARAN K ， YIN Y N ， et al . Effect of thickness on the performance of solar blind photodetectors fabricated using PLD grown β-Ga 2 O 3 thin films ［J］. J. Alloys Compd. ， 2020 ， 822 ： 153419-1 - 7 . doi: 10.1016/j.jallcom.2019.153419 http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.153419

REN Q H ， XU W H ， SHEN Z H ， et al . Solar-blind photodetector based on single crystal Ga 2 O 3 film prepared by a unique ion-cutting process ［J］. ACS Appl. Electron. Mater. ， 2021 ， 3 （ 1 ）： 451 - 460 . doi: 10.1021/acsaelm.0c00990 http://dx.doi.org/10.1021/acsaelm.0c00990

LI Y N ， LI Y Q ， JI Y ， et al . Sol-gel preparation of Sn doped gallium oxide films for application in solar-blind ultraviolet photodetectors ［J］. J. Mater. Sci. ， 2022 ， 57 （ 2 ）： 1186 - 1197 . doi: 10.1007/s10853-021-06680-w http://dx.doi.org/10.1007/s10853-021-06680-w

JANG H E ， CHO H H ， YU H K ， et al . Synthesis of polycrystalline gallium oxide solar-blind ultraviolet photodetector by aerosol deposition ［J］. J. Eur. Ceram. Soc. ， 2023 ， 43 （ 6 ）： 2534 - 2540 . doi: 10.1016/j.jeurceramsoc.2023.01.040 http://dx.doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2023.01.040

XU Y ， CHENG Y L ， LI Z ， et al . Ultrahigh-performance solar-blind photodetectors based on high quality heteroepitaxial single crystalline β-Ga 2 O 3 film grown by vacuumfree， low-cost mist chemical vapor deposition ［J］. Adv. Mater. Technol. ， 2021 ， 6 （ 6 ）： 2001296-1-11 . doi: 10.1002/admt.202001296 http://dx.doi.org/10.1002/admt.202001296

DING M F ， LIANG K ， YU S J ， et al . Aqueous-printed Ga 2 O 3 films for high-performance flexible and heat-resistant deep ultraviolet photodetector and array ［J］. Adv. Opt. Mater. ， 2022 ， 10 （ 16 ）： 2200512-1-9 . doi: 10.1002/adom.202200512 http://dx.doi.org/10.1002/adom.202200512

SUN X ， LIU K W ， CHEN X ， et al . Structural and optoelectronic characteristics of β-Ga 2 O 3 epitaxial films with Zn alloying and subsequent oxygen annealing ［J］. J. Mater. Chem. C ， 2023 ， 11 （ 9 ）： 3227 - 3234 . doi: 10.1039/d2tc05204k http://dx.doi.org/10.1039/d2tc05204k

MA M H ， ZHANG D ， LI Y Q ， et al . High-performance solar blind ultraviolet photodetector based on single crystal orientation Mg-alloyed Ga 2 O 3 film grown by a nonequilibrium MOCVD scheme ［J］. ACS Appl. Electron. Mater. ， 2019 ， 1 （ 8 ）： 1653 - 1659 . doi: 10.1021/acsaelm.9b00343 http://dx.doi.org/10.1021/acsaelm.9b00343

ZHANG H ， DENG J X ， ZHANG Q ， et al . Trace amount of niobium doped β-Ga 2 O 3 deep ultraviolet photodetector with enhanced photo-response ［J］. Optik ， 2021 ， 243 ： 167353 . doi: 10.1016/j.ijleo.2021.167353 http://dx.doi.org/10.1016/j.ijleo.2021.167353

JEONG S H ， VU T K O ， KIM E K . Post-annealing effects on Si-doped Ga 2 O 3 photodetectors grown by pulsed laser deposition ［J］. J. Alloys Compd. ， 2021 ， 877 ： 160291-1 - 6 . doi: 10.1016/j.jallcom.2021.160291 http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.160291

FAN M M ， LU Y J ， XU K L ， et al . Growth and characterization of Sn-doped β-Ga 2 O 3 thin films by chemical vapor deposition using solid powder precursors toward solar-blind ultraviolet photodetection ［J］. Appl. Surf. Sci. ， 2020 ， 509 ： 144867-1 - 8 . doi: 10.1016/j.apsusc.2019.144867 http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.144867

CHEN R R ， WANG D ， LIU J ， et al . Ta-doped Ga 2 O 3 epitaxial films on porous p-GaN substrates： structure and self-powered solar-blind photodetectors ［J］. Cryst. Growth Des. ， 2022 ， 22 （ 9 ）： 5285 - 5292 . doi: 10.1021/acs.cgd.2c00401 http://dx.doi.org/10.1021/acs.cgd.2c00401

LIU W M ， ZHU X D ， HE J B ， et al . Atomic-layer-Ti-doped Ga 2 O 3 thin films with tunable optical properties and wide ultraviolet optoelectronic responses ［J］. Phys. Status Solidi Rapid Res. Lett. ， 2021 ， 15 （ 11 ）： 2100411 . doi: 10.1002/pssr.202100411 http://dx.doi.org/10.1002/pssr.202100411

CHEN Y C ， LU Y J ， LIU Q ， et al . Ga 2 O 3 photodetector arrays for solar-blind imaging ［J］. J. Mater. Chem. C ， 2019 ， 7 （ 9 ）： 2557 - 2562 . doi: 10.1039/c8tc05251d http://dx.doi.org/10.1039/c8tc05251d

PRATIYUSH A S ， UL MUAZZAM U ， KUMAR S ， et al . Optical float-zone grown bulk β-Ga 2 O 3 -based linear MSM array of UV-C photodetectors ［J］. IEEE Photonics Technol. Lett. ， 2019 ， 31 （ 12 ）： 923 - 926 . doi: 10.1109/lpt.2019.2913286 http://dx.doi.org/10.1109/lpt.2019.2913286

XIE C ， LU X T ， LIANG Y ， et al . Patterned growth of β-Ga 2 O 3 thin films for solar-blind deep-ultraviolet photodetectors array and optical imaging application ［J］. J. Mater. Sci. Technol. ， 2021 ， 72 ： 189 - 196 . doi: 10.1016/j.jmst.2020.09.015 http://dx.doi.org/10.1016/j.jmst.2020.09.015

ZHI Y S ， LIU Z ， ZHANG S H ， et al . 16×4 Linear solar-blind UV photoconductive detector array based on β-Ga 2 O 3 film ［J］. IEEE Trans. Electron Devices ， 2021 ， 68 （ 7 ）： 3435 - 3438 . doi: 10.1109/ted.2021.3081522 http://dx.doi.org/10.1109/ted.2021.3081522

CHEN X H ， MU W X ， XU Y ， et al . Highly narrow-band polarization-sensitive solar-blind photodetectors based on β-Ga 2 O 3 single crystals ［J］. ACS Appl. Mater. Interfaces ， 2019 ， 11 （ 7 ）： 7131 - 7137 . doi: 10.1021/acsami.8b19524 http://dx.doi.org/10.1021/acsami.8b19524

ZHANG C ， LIU K W ， AI Q ， et al . High-performance fully transparent Ga 2 O 3 solar-blind UV photodetector with the embedded indium-tin-oxide electrodes ［J］. Mater. Today Phys. ， 2023 ， 33 ： 101034 . doi: 10.1016/j.mtphys.2023.101034 http://dx.doi.org/10.1016/j.mtphys.2023.101034

HOU C X ， GAZONI R M ， REEVES R J ， et al . High-temperature β-Ga 2 O 3 schottky diodes and UVC photodetectors using RuO x contacts ［J］. IEEE Electron Device Lett. ， 2019 ， 40 （ 10 ）： 1587 - 1590 . doi: 10.1109/led.2019.2937494 http://dx.doi.org/10.1109/led.2019.2937494

LI Z ， CHENG Y N ， XU Y ， et al . High-performance β-Ga 2 O 3 solar-blind schottky barrier photodiode with record detectivity and ultrahigh gain via carrier multiplication process ［J］. IEEE Electron Device Lett. ， 2020 ， 41 （ 12 ）： 1794 - 1797 . doi: 10.1109/led.2020.3032290 http://dx.doi.org/10.1109/led.2020.3032290

WU D ， ZHAO Z H ， LU W ， et al . Highly sensitive solar-blind deep ultraviolet photodetector based on graphene/PtSe 2 / β-Ga 2 O 3 2D/3D Schottky junction with ultrafast speed ［J］. Nano Res. ， 2021 ， 14 （ 6 ）： 1973 - 1979 . doi: 10.1007/s12274-021-3346-7 http://dx.doi.org/10.1007/s12274-021-3346-7

PARK T ， PARK S ， PARK J H ， et al . Temperature-dependent self-powered solar-blind photodetector based on Ag 2 O/ β-Ga 2 O 3 heterojunction ［J］. Nanomaterials ， 2022 ， 12 （ 17 ）： 2983-1-16 . doi: 10.3390/nano12172983 http://dx.doi.org/10.3390/nano12172983

ZHAO B W ， LI K K ， LIU Q ， et al . Ultrasensitive self-powered deep-ultraviolet photodetector based on in situ epitaxial Ga 2 O 3 /Bi 2 Se 3 heterojunction ［J］. IEEE Trans. Electron Devices ， 2022 ， 69 （ 4 ）： 1894 - 1899 . doi: 10.1109/ted.2022.3154682 http://dx.doi.org/10.1109/ted.2022.3154682

YANG L L ， PENG Y S ， LIU Z ， et al . A self-powered ultraviolet photodetector based on a Ga 2 O 3 /Bi 2 WO 6 heterojunction with low noise and stable photoresponse ［J］. Chin. Phys. B ， 2023 ， 32 （ 4 ）： 047301-1-8 . doi: 10.1088/1674-1056/ac7865 http://dx.doi.org/10.1088/1674-1056/ac7865

QI X H ， JI X Q ， YUE J Y ， et al . A deep-ultraviolet photodetector of a hybrid organic-inorganic p-CoPc/n-Ga 2 O 3 heterostructure highlighting ultra-sensitive ［J］. Crystals ， 2022 ， 12 （ 9 ）： 1284-1-11 . doi: 10.3390/cryst12091284 http://dx.doi.org/10.3390/cryst12091284

SHI J J ， LIANG H W ， XIA X C ， et al . Band alignment analysis of CuGaO 2 /β-Ga 2 O 3 heterojunction and application to deep-UV photodetector ［J］. Appl. Surf. Sci. ， 2021 ， 569 ： 151010-1 - 6 . doi: 10.1016/j.apsusc.2021.151010 http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.151010

LIU Y Z ， SHEN L Y ， PAN X H ， et al . Self-powered solar-blind deep-UV photodetector based on CuI/Ga 2 O 3 heterojunction with high sensitivity ［J］. Sens. Actuators A Phys. ， 2023 ， 349 ： 114068 . doi: 10.1016/j.sna.2022.114068 http://dx.doi.org/10.1016/j.sna.2022.114068

WU C ， QIU L L ， LI S ， et al . High sensitive and stable self-powered solar-blind photodetector based on solution-processed all inorganic CuMO 2 /Ga 2 O 3 pn heterojunction ［J］. Mater. Today Phys. ， 2021 ， 17 ： 100335 . doi: 10.1016/j.mtphys.2020.100335 http://dx.doi.org/10.1016/j.mtphys.2020.100335

PARK S ， YOON Y ， KIM H ， et al . A self-powered high-responsivity， fast-response-speed solar-blind ultraviolet photodetector based on CuO/β-Ga 2 O 3 heterojunction with built-in potential control ［J］. Nanomaterials ， 2023 ， 13 （ 5 ）： 954-1-19 . doi: 10.3390/nano13050954 http://dx.doi.org/10.3390/nano13050954

ZHAO T L ， HE H L ， WU C ， et al . Nanoscale-thick CuPc/β-Ga 2 O 3 p-n junctions for harsh-environment-resistant self-powered deep-UV photodetectors ［J］. ACS Appl. Nano Mater. ， 2023 ， 6 （ 5 ）： 3856 - 3862 . doi: 10.1021/acsanm.2c05499 http://dx.doi.org/10.1021/acsanm.2c05499

LV Z X ， YAN S Q ， MU W X ， et al . A high responsivity and photosensitivity self-powered UV photodetector constructed by the CuZnS/Ga 2 O 3 heterojunction ［J］. Adv. Mater. Interfaces ， 2023 ， 10 （ 5 ）： 2202130-1-9 . doi: 10.1002/admi.202202130 http://dx.doi.org/10.1002/admi.202202130

HAN Y R ， WANG Y F ， XIA D Y ， et al . Rapid response solar blind deep UV photodetector with high detectivity based on graphene： N/ β Ga 2 O 3 ：N/GaN p-i-n heterojunction fabricated by a reversed substitution growth method ［J］. Small Methods ， 2023 ， 7 （ 7 ）： 2300041 . doi: 10.1002/smtd.202300041 http://dx.doi.org/10.1002/smtd.202300041

CHEN W C ， XU X Y ， LI M H ， et al . A fast self-powered solar-blind ultraviolet photodetector realized by Ga 2 O 3 /GaN PIN heterojunction with a fully depleted active region ［J］. Adv. Opt. Mater. ， 2023 ， 11 （ 8 ）： 2202847 . doi: 10.1002/adom.202202847 http://dx.doi.org/10.1002/adom.202202847

WANG Y H ， TANG Y Q ， LI H R ， et al . p -GaSe/ n -Ga 2 O 3 van der Waals heterostructure photodetector at solar-blind wavelengths with ultrahigh responsivity and detectivity ［J］. ACS Photonics ， 2021 ， 8 （ 8 ）： 2256 - 2264 . doi: 10.1021/acsphotonics.1c00015 http://dx.doi.org/10.1021/acsphotonics.1c00015

YAN Z Y ， LI S ， LIU Z ， et al . High sensitivity and fast response self-powered solar-blind ultraviolet photodetector with a β-Ga 2 O 3 /spiro-MeOTAD p-n heterojunction ［J］. J. Mater. Chem. C ， 2020 ， 8 （ 13 ）： 4502 - 4509 . doi: 10.1039/c9tc06767a http://dx.doi.org/10.1039/c9tc06767a

CUI Y H ， ZHANG S H ， SHI Q S ， et al . Preparation of all-oxide β -Ga 2 O 3 / α -MoO 3 heterojunction towards self-driven deep ultraviolet photosensor ［J］. Phys. Scr. ， 2021 ， 96 （ 12 ）： 125844 . doi: 10.1088/1402-4896/ac30a8 http://dx.doi.org/10.1088/1402-4896/ac30a8

SHARMA M ， SINGH A ， KAPOOR A ， et al . Ultraflexible and transparent MoS 2 /β-Ga 2 O 3 heterojunction-based photodiode with enhanced photoresponse by piezo-phototronic effect ［J］. ACS Appl. Electron. Mater. ， 2023 ， 5 （ 4 ）： 2296 - 2308 . doi: 10.1021/acsaelm.3c00120 http://dx.doi.org/10.1021/acsaelm.3c00120

ZENG G ， ZHANG M R ， CHEN Y C ， et al . A solar-blind photodetector with ultrahigh rectification ratio and photoresponsivity based on the MoTe 2 /Ta： β -Ga 2 O 3 pn junction ［J］. Mater. Today Phys. ， 2023 ， 33 ： 101042-1 - 27 . doi: 10.1016/j.mtphys.2023.101042 http://dx.doi.org/10.1016/j.mtphys.2023.101042

YU J G ， YU M ， WANG Z ， et al . Improved photoresponse performance of self-powered β-Ga 2 O 3 /NiO heterojunction UV photodetector by surface plasmonic effect of Pt nanoparticles ［J］. IEEE Trans. Electron Devices ， 2020 ， 67 （ 8 ）： 3199 - 3204 . doi: 10.1109/ted.2020.2999027 http://dx.doi.org/10.1109/ted.2020.2999027

DING M F ， HAO W B ， YU S J ， et al . Self-powered p-NiO/n-Ga 2 O 3 heterojunction solar-blind photodetector with record detectivity and open circuit voltage ［J］. IEEE Electron Device Lett. ， 2023 ， 44 （ 2 ）： 277 - 280 . doi: 10.1109/led.2022.3227583 http://dx.doi.org/10.1109/led.2022.3227583

JIA M H ， WANG F ， TANG L B ， et al . High-performance deep ultraviolet photodetector based on NiO/β-Ga 2 O 3 heterojunction ［J］. Nanoscale Res. Lett. ， 2020 ， 15 （ 1 ）： 47-1-6 . doi: 10.1186/s11671-020-3271-9 http://dx.doi.org/10.1186/s11671-020-3271-9

VASQUEZ J M T ， ASHAI A ， LU Y ， et al . A self-powered and broadband UV PIN photodiode employing a NiO x layer and a β -Ga 2 O 3 heterojunction ［J］. J. Phys. D Appl. Phys. ， 2023 ， 56 （ 6 ）： 065104-1-18 . doi: 10.1088/1361-6463/acaed7 http://dx.doi.org/10.1088/1361-6463/acaed7

TANG X ， LU Y ， LIN R Y ， et al . Flexible self-powered DUV photodetectors with high responsivity utilizing Ga 2 O 3 /NiO heterostructure on buffered Hastelloy substrates ［J］. Appl. Phys. Lett. ， 2023 ， 122 （ 12 ）： 121101-1-5 . doi: 10.1063/5.0146030 http://dx.doi.org/10.1063/5.0146030

HE T ， LI C ， ZHANG X D ， et al . Metalorganic chemical vapor deposition heteroepitaxial β-Ga 2 O 3 and black phosphorus Pn heterojunction for solar-blind ultraviolet and infrared dual-band photodetector ［J］. Phys. Status Solidi A Appl. Mater. Sci. ， 2020 ， 217 （ 2 ）： 1900861-1-6 . doi: 10.1002/pssa.201900861 http://dx.doi.org/10.1002/pssa.201900861

LI S ， YAN Z Y ， LIU Z ， et al . A self-powered solar-blind photodetector with large V oc enhancing performance based on the PEDOT∶PSS/Ga 2 O 3 organic-inorganic hybrid heterojunction ［J］. J. Mater. Chem. C ， 2020 ， 8 （ 4 ）： 1292 - 1300 . doi: 10.1039/c9tc06011a http://dx.doi.org/10.1039/c9tc06011a

NAKAGOMI S ， SAKAI T ， KIKUCHI K ， et al . β-Ga 2 O 3 /p-type 4H-SiC heterojunction diodes and applications to deep-UV photodiodes ［J］. Phys. Status Solidi A Appl. Mater. Sci. ， 2019 ， 216 （ 5 ）： 1700796-1-8 . doi: 10.1002/pssa.201700796 http://dx.doi.org/10.1002/pssa.201700796

QI X H ， LIU Z ， JI X Q ， et al . Enhanced ultraviolet detection by constructing Ga 2 O 3 /TiO 2 heterojunction photodiode featuring weak light signal sensing ［J］. IEEE Sensors J. ， 2023 ， 23 （ 3 ）： 2055 - 2062 . doi: 10.1109/jsen.2022.3231656 http://dx.doi.org/10.1109/jsen.2022.3231656

LI S ， YAN Z Y ， TANG J C ， et al . Ga 2 O 3 /V 2 O 5 oxide heterojunction photovoltaic photodetector with superhigh solar-blind spectral discriminability ［J］. IEEE Trans. Electron Devices ， 2022 ， 69 （ 5 ）： 2443 - 2448 . doi: 10.1109/ted.2022.3156891 http://dx.doi.org/10.1109/ted.2022.3156891

LI S ， YUE J Y ， WU C ， et al . Self-powered ultraviolet photodetector based on β -Ga 2 O 3 /WO 3 NPs heterojunction with low noise and high visible rejection ［J］. IEEE Sensors J. ， 2021 ， 21 （ 23 ）： 26724 - 26730 . doi: 10.1109/jsen.2021.3121803 http://dx.doi.org/10.1109/jsen.2021.3121803

MA J L ， XIA X C ， YAN S ， et al . Stable and self-powered solar-blind ultraviolet photodetectors based on a Cs 3 Cu 2 I 5 / β-Ga 2 O 3 heterojunction prepared by dual-source vapor codeposition ［J］. ACS Appl. Mater. Interfaces ， 2021 ， 13 （ 13 ）： 15409 - 15419 . doi: 10.1021/acsami.1c00387 http://dx.doi.org/10.1021/acsami.1c00387

WANG G B ， PANG T Q ， SUN K ， et al . High-performance layer-structured Si/Ga 2 O 3 /CH 3 NH 3 PbI 3 heterojunction photodetector based on a Ga 2 O 3 buffer interlayer ［J］. Appl. Opt. ， 2023 ， 62 （ 6 ）： A76 - A82 . doi: 10.1364/ao.472922 http://dx.doi.org/10.1364/ao.472922

ZHANG Z Y L ， BA Y S ， CHEN D Z ， et al . Enhancing the UV response of all-inorganic perovskite photodetectors by introducing the mist-CVD-grown gallium oxide layer ［J］. Appl. Sci. ， 2023 ， 13 （ 2 ）： 1112-1-10 . doi: 10.3390/app13021112 http://dx.doi.org/10.3390/app13021112

KIM H ， TARELKIN S ， POLYAKOV A ， et al . Ultrawide-bandgap p-n heterojunction of diamond/ β -Ga 2 O 3 for a solar-blind photodiode ［J］. ECS J. Solid State Sci. Technol. ， 2020 ， 9 （ 4 ）： 045004-1-19 . doi: 10.1149/2162-8777/ab89b8 http://dx.doi.org/10.1149/2162-8777/ab89b8

DONG L P ， PANG T Q ， YU J G ， et al . Performance-enhanced solar-blind photodetector based on a CH 3 NH 3 PbI 3 / β-Ga 2 O 3 hybrid structure ［J］. J. Mater. Chem. C ， 2019 ， 7 （ 45 ）： 14205 - 14211 . doi: 10.1039/c9tc05115e http://dx.doi.org/10.1039/c9tc05115e

LI K H ， ALFARAJ N ， KANG C H ， et al . Deep-ultraviolet photodetection using single-crystalline β-Ga 2 O 3 /NiO heterojunctions ［J］. ACS Appl. Mater. Interfaces ， 2019 ， 11 （ 38 ）： 35095 - 35104 . doi: 10.1021/acsami.9b10626 http://dx.doi.org/10.1021/acsami.9b10626

MOLONEY J ， TESH O ， SINGH M ， et al . Atomic layer deposited α-Ga 2 O 3 solar-blind photodetectors ［J］. J. Phys. D Appl. Phys. ， 2019 ， 52 （ 47 ）： 475101-1-7 . doi: 10.1088/1361-6463/ab3b76 http://dx.doi.org/10.1088/1361-6463/ab3b76

BAE J ， PARK J H ， JEON D W ， et al . Self-powered solar-blind α-Ga 2 O 3 thin-film UV-C photodiode grown by halide vapor-phase epitaxy ［J］. APL Mater. ， 2021 ， 9 （ 10 ）： 101108 . doi: 10.1063/5.0067133 http://dx.doi.org/10.1063/5.0067133

SUN X Y ， CHEN X H ， HAO J G ， et al . A self-powered solar-blind photodetector based on polyaniline/ α -Ga 2 O 3 p-n heterojunction ［J］. Appl. Phys. Lett. ， 2021 ， 119 （ 14 ）： 141601-1-7 . doi: 10.1063/5.0059061 http://dx.doi.org/10.1063/5.0059061

QIN Y ， LI L H ， ZHAO X L ， et al . Metal-semiconductor-metal ε-Ga 2 O 3 solar-blind photodetectors with a record-high responsivity rejection ratio and their gain mechanism ［J］. ACS Photonics ， 2020 ， 7 （ 3 ）： 812 - 820 . doi: 10.1021/acsphotonics.9b01727 http://dx.doi.org/10.1021/acsphotonics.9b01727

LIU Z ， HUANG Y Q ， LI H R ， et al . Fabrication and characterization of Mg-doped ε -Ga 2 O 3 solar-blind photodetector ［J］. Vacuum ， 2020 ， 177 ： 109425-1 - 5 . doi: 10.1016/j.vacuum.2020.109425 http://dx.doi.org/10.1016/j.vacuum.2020.109425

YAN Z Y ， LI S ， LIU Z ， et al . Ti 3 C 2 /ϵ-Ga 2 O 3 schottky self-powered solar-blind photodetector with robust responsivity ［J］. IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. ， 2022 ， 28 （ 2 ）： 3803208-1-8 . doi: 10.1109/jstqe.2021.3124824 http://dx.doi.org/10.1109/jstqe.2021.3124824

WANG W ， YUAN Q L ， HAN D Y ， et al . High-temperature deep ultraviolet photodetector based on a crystalline Ga 2 O 3 -diamond heterostructure ［J］. IEEE Electron Device Lett. ， 2022 ， 43 （ 12 ）： 2121 - 2124 . doi: 10.1109/led.2022.3214981 http://dx.doi.org/10.1109/led.2022.3214981

ZHANG W R ， WANG W ， ZHANG J F ， et al . Directional carrier transport in micrometer-thick gallium oxide films for high-performance deep-ultraviolet photodetection ［J］. ACS Appl. Mater. Interfaces ， 2023 ， 15 （ 8 ）： 10868 - 10876 . doi: 10.1021/acsami.3c00124 http://dx.doi.org/10.1021/acsami.3c00124

FEI Z Y ， CHEN Z M ， CHEN W Q ， et al . ε -Ga 2 O 3 thin films grown by metal-organic chemical vapor deposition and its application as solar-blind photodetectors ［J］. J. Alloys Compd. ， 2022 ， 925 ： 166632-1 - 7 . doi: 10.1016/j.jallcom.2022.166632 http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.166632

CUI M ， XU Y ， SUN X Y ， et al . Photoconductive and photovoltaic metal-semiconductor-metal κ -Ga 2 O 3 solar-blind detectors with high rejection ratios ［J］. J. Phys. D Appl. Phys. ， 2022 ， 55 （ 39 ）： 394003 . doi: 10.1088/1361-6463/ac7f68 http://dx.doi.org/10.1088/1361-6463/ac7f68

BORELLI C ， BOSIO A ， PARISINI A ， et al . Electronic properties and photo-gain of UV-C photodetectors based on high-resistivity orthorhombic κ -Ga 2 O 3 epilayers ［J］. Mater. Sci. Eng. B ， 2022 ， 286 ： 116056-1 - 9 . doi: 10.1016/j.mseb.2022.116056 http://dx.doi.org/10.1016/j.mseb.2022.116056

LIM N ， MIN J ， MIN J H ， et al . Ultrasensitive UV-C detection based on MOCVD-grown highly crystalline ultrawide bandgap orthorhombic κ -Ga 2 O 3 ［J］. Appl. Surf. Sci. ， 2023 ， 609 ： 155350-1 - 19 . doi: 10.1016/j.apsusc.2022.155350 http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.155350

CHEN Y C ， LU Y J ， LIAO M Y ， et al . 3D solar-blind Ga 2 O 3 photodetector array realized via origami method ［J］. Adv. Funct. Mater. ， 2019 ， 29 （ 50 ）： 1906040-1-8 . doi: 10.1002/adfm.201906040 http://dx.doi.org/10.1002/adfm.201906040

KUMAR N ， ARORA K ， KUMAR M . High performance， flexible and room temperature grown amorphous Ga 2 O 3 solar-blind photodetector with amorphous indium-zinc-oxide transparent conducting electrodes ［J］. J. Phys. D Appl. Phys. ， 2019 ， 52 （ 33 ）： 335103-1-9 . doi: 10.1088/1361-6463/ab236f http://dx.doi.org/10.1088/1361-6463/ab236f

ZHOU C Q ， LIU K W ， CHEN X ， et al . Performance improvement of amorphous Ga 2 O 3 ultraviolet photodetector by annealing under oxygen atmosphere ［J］. J. Alloys Compd. ， 2020 ， 840 ： 155585 . doi: 10.1016/j.jallcom.2020.155585 http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.155585

QIN Y ， LI L H ， YU Z A ， et al . Ultra-high performance amorphous Ga 2 O 3 photodetector arrays for solar-blind imaging ［J］. Adv. Sci. ， 2021 ， 8 （ 20 ）： 2101106 . doi: 10.1002/advs.202101106 http://dx.doi.org/10.1002/advs.202101106

WANG S L ， WU C ， WU F M ， et al . Flexible， transparent and self-powered deep ultraviolet photodetector based on Ag NWs/amorphous gallium oxide Schottky junction for wearable devices ［J］. Sens. Actuators A Phys. ， 2021 ， 330 ： 112870-1 - 7 . doi: 10.1016/j.sna.2021.112870 http://dx.doi.org/10.1016/j.sna.2021.112870

JI X Q ， YIN X M ， YUAN Y Z ， et al . Amorphous Ga 2 O 3 Schottky photodiodes with high-responsivity and photo-to-dark current ratio ［J］. J. Alloys Compd. ， 2023 ， 933 ： 167735-1 - 7 . doi: 10.1016/j.jallcom.2022.167735 http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.167735

WANG Y H ， YANG Z B ， LI H R ， et al . Ultrasensitive flexible solar-blind photodetectors based on graphene/amorphous Ga 2 O 3 van der Waals heterojunctions ［J］. ACS Appl. Mater. Interfaces ， 2020 ， 12 （ 42 ）： 47714 - 47720 . doi: 10.1021/acsami.0c10259 http://dx.doi.org/10.1021/acsami.0c10259

WANG Y H ， LI H R ， CAO J ， et al . Ultrahigh gain solar blind avalanche photodetector using an amorphous Ga 2 O 3 -based heterojunction ［J］. ACS Nano ， 2021 ， 15 （ 10 ）： 16654 - 16663 . doi: 10.1021/acsnano.1c06567 http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.1c06567

WANG H ， MA J ， CONG L ， et al . Piezoelectric effect enhanced flexible UV photodetector based on Ga 2 O 3 /ZnO heterojunction ［J］. Mater. Today Phys. ， 2021 ， 20 ： 100464 . doi: 10.1016/j.mtphys.2021.100464 http://dx.doi.org/10.1016/j.mtphys.2021.100464

SOOD A ， TARNTAIR F G ， WANG Y X ， et al . Performance enhancement of ZnGa 2 O 4 Schottky type deep-ultraviolet photodetectors by oxygen supercritical fluid treatment ［J］. Results Phys. ， 2021 ， 29 ： 104764 . doi: 10.1016/j.rinp.2021.104764 http://dx.doi.org/10.1016/j.rinp.2021.104764

HORNG R H ， HUANG P H ， LI Y S ， et al . Reliability study on deep-ultraviolet photodetectors based on ZnGa 2 O 4 epilayers grown by MOCVD ［J］. Appl. Surf. Sci. ， 2021 ， 555 ： 149657-1 - 5 . doi: 10.1016/j.apsusc.2021.149657 http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.149657

HAN D Y ， LIU K W ， CHEN X ， et al . Performance enhancement of a self-powered solar-blind UV photodetector based on ZnGa 2 O 4 /Si heterojunction via interface pyroelectric effect ［J］. Appl. Phys. Lett. ， 2021 ， 118 （ 25 ）： 251101-1-8 . doi: 10.1063/5.0049747 http://dx.doi.org/10.1063/5.0049747

HAN D Y ， LIU K W ， YANG J L ， et al . Performance enhancement of a p-Si/n-ZnGa 2 O 4 heterojunction solar-blind UV photodetector through interface engineering ［J］. J. Mater. Chem. C ， 2021 ， 9 （ 31 ）： 10013 - 10019 . doi: 10.1039/d1tc01705e http://dx.doi.org/10.1039/d1tc01705e

ZHU Y X ， LIU K W ， HUANG X Q ， et al . Self-powered p-GaN/i-ZnGa 2 O 4 /n-ITO heterojunction broadband ultraviolet photodetector with high working temperature ［J］. IEEE Electron Device Lett. ， 2023 ， 44 （ 5 ）： 737 - 740 . doi: 10.1109/led.2023.3262755 http://dx.doi.org/10.1109/led.2023.3262755

HOU Q C ， LIU K W ， HAN D Y ， et al . MOCVD growth of MgGa 2 O 4 thin films for high-performance solar-blind UV photodetectors ［J］. Appl. Phys. Lett. ， 2022 ， 120 （ 1 ）： 011101-1-6 . doi: 10.1063/5.0077904 http://dx.doi.org/10.1063/5.0077904

HOU Q C ， LIU K W ， CHEN X ， et al . Effects of Mg component ratio on photodetection performance of MgGa 2 O 4 solar-blind ultraviolet photodetectors ［J］. Phys. Status Solidi Rapid Res. Lett. ， 2022 ， 16 （ 8 ）： 2200137-1-6 . doi: 10.1002/pssr.202200137 http://dx.doi.org/10.1002/pssr.202200137

MUKHOPADHYAY P ， SCHOENFELD W V . Tin gallium oxide solar-blind photodetectors on sapphire grown by molecular beam epitaxy ［J］. Appl. Opt. ， 2019 ， 58 （ 13 ）： D22 - D27 . doi: 10.1364/ao.58.000d22 http://dx.doi.org/10.1364/ao.58.000d22

MUKHOPADHYAY P ， SCHOENFELD W V . High responsivity tin gallium oxide Schottky ultraviolet photodetectors ［J］. J. Vac. Sci. Technol. A ， 2020 ， 38 （ 1 ）： 013403-1-5 . doi: 10.1116/1.5128911 http://dx.doi.org/10.1116/1.5128911

MUKHOPADHYAY P ， HATIPOGLU I ， FRODASON Y K ， et al . Role of defects in ultra-high gain in fast planar tin gallium oxide UV-C photodetector by MBE ［J］. Appl. Phys. Lett. ， 2022 ， 121 （ 11 ）： 111105-1-8 . doi: 10.1063/5.0107557 http://dx.doi.org/10.1063/5.0107557

ZHANG D ， LIN W M ， LIU S X ， et al . Ultra-robust deep-UV photovoltaic detector based on graphene/（AlGa） 2 O 3 /GaN with high-performance in temperature fluctuations ［J］. ACS Appl. Mater. Interfaces ， 2019 ， 11 （ 51 ）： 48071 - 48078 . doi: 10.1021/acsami.9b18352 http://dx.doi.org/10.1021/acsami.9b18352

LI Y Q ， ZHANG D ， JIA L M ， et al . Ultrawide-bandgap（6.14 eV）（AlGa） 2 O 3 /Ga 2 O 3 heterostructure designed by lattice matching strategy for highly sensitive vacuum ultraviolet photodetection ［J］. Sci. China Mater. ， 2021 ， 64 （ 12 ）： 3027 - 3036 . doi: 10.1007/s40843-021-1698-3 http://dx.doi.org/10.1007/s40843-021-1698-3

陈星（1984 -），男，湖北荆门人，博士，研究员，博士生导师， 2012年于中国科学院大连化学物理研究所获得博士学位，主要从事宽禁带半导体光电材料与器件方面的研究。. doi: 10.1007/s40843-021-1698-3 http://dx.doi.org/10.1007/s40843-021-1698-3

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