Transistor bipolaire photodétecteur à jonction hétéro p-NiO/n-Ga₂O₃/p-Si à haute responsivité et efficacité quantique externe

WANG Zhe ,  

CHENG Siyuan ,  

LI Yihan ,  

ZHANG Zhao ,  

KONG Hao ,  

LI Mingkun ,  

DONG Xin ,  

摘要

Les détecteurs photodétecteurs ultraviolet aveugles au soleil peuvent exploiter l'absorption de l'ozone atmosphérique pour réaliser un bruit de fond ultra-faible, offrant de larges perspectives d'application dans les domaines militaire et civil. Cependant, les détecteurs traditionnels présentent des limitations telles que des signaux de détection ultraviolet aveugle au soleil faibles et une faible réponse. Dans cet article, un transistor bipolaire photodétecteur à jonction hétéro Si/Ga₂O₃/NiO a été construit sur un substrat en Si, où le Si agit comme collecteur, l'oxyde de gallium (Ga₂O₃) comme base, et l'oxyde de nickel (NiO) comme émetteur. Les résultats des tests de diffraction des rayons X et de microscopie à force atomique montrent que le film de Ga₂O₃ préparé sur le substrat Si par dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD) est polycristallin avec une excellente planéité de surface, et que sa croissance épitaxiale suit le modèle de Volmer-Weber, tandis que le film de NiO déposé par pulvérisation magnétron RF sur le film de Ga₂O₃ est amorphe avec une surface rugueuse. Sous une intensité lumineuse de 254 nm et 200 μW/cm², et une polarisation de travail de 15 V, la responsivité photoélectrique de l'appareil atteint 4×10³ A/W, avec une efficacité quantique externe de 1,9×10⁶ %, démontrant une capacité efficace de détection de signaux UV aveugles au soleil faibles. Cette étude tire parti du mécanisme d'amplification de courant intrinsèque des transistors, fournissant une nouvelle approche pour la conception et la fabrication de détecteurs photodétecteurs UV aveugles au soleil à base de Ga₂O₃ haute performance.

关键词

dépôt chimique en phase vapeur organométallique;oxyde de gallium;détection UV aveugle au soleil;transistor bipolaire photodétecteur à jonction hétéro;substrat de silicium

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