Transistor fotovoltaico bipolar de heterojunção p-NiO/n-Ga₂O₃/p-Si com alta responsividade e eficiência quântica externa

WANG Zhe ,  

CHENG Siyuan ,  

LI Yihan ,  

ZHANG Zhao ,  

KONG Hao ,  

LI Mingkun ,  

DONG Xin ,  

摘要

Detectores fotovoltaicos ultravioleta cegos solares podem aproveitar a absorção de ozônio atmosférico para alcançar um ruído de fundo ultrabaixo, com amplas perspectivas de aplicação nos campos militar e civil. No entanto, detectores tradicionais apresentam sinais de detecção ultravioleta cegos solares fracos e baixa responsividade. Este artigo constrói um transistor fotovoltaico bipolar de heterojunção Si/Ga₂O₃/NiO em substrato de Si, onde Si atua como coletor, óxido de gálio (Ga₂O₃) como base e óxido de níquel (NiO) como emissor. Resultados de difração de raios X e microscopia de força atômica indicam que o filme de Ga₂O₃ preparado no substrato de Si por deposição química em fase vapor metalorgânica (MOCVD) é policristalino com excelente planicidade superficial, e seu crescimento epitaxial segue o modelo Volmer-Weber, enquanto o filme de NiO depositado por sputtering magnetron RF sobre o filme de Ga₂O₃ é amorfo e com superfície rugosa. Sob intensidade luminosa de 254 nm e 200 μW/cm², com polarização de trabalho de 15 V, a responsividade fotovoltaica do dispositivo atinge 4×10³ A/W, e a eficiência quântica externa alcança 1,9×10⁶ %, apresentando alta capacidade para detectar sinais ultravioleta cegos solares fracos. Este estudo utiliza o mecanismo inerente de amplificação de corrente do transistor, fornecendo ideias inovadoras para o projeto e fabricação de detectores fotovoltaicos ultravioleta cegos solares de alto desempenho baseados em Ga₂O₃.

关键词

deposição química em fase vapor metalorgânica;óxido de gálio;detecção ultravioleta cega solar;transistor fotovoltaico bipolar de heterojunção;substrato de silício

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