中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)微電子學(xué)院龍世兵教授課題組在氧化鎵日盲探測器研究中取得新的進(jìn)展。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《先進(jìn)材料》雜志上。龍世兵教授課題組基于低成本非晶氧化鎵材料，通過缺陷和摻雜工程實現(xiàn)了極端環(huán)境下依然表現(xiàn)超高靈敏度的日盲探測器。該方法為高性能、耐極端環(huán)境日盲紫外探測器的研制及應(yīng)用提供了一種可行的參考。

日盲紫外光電探測器作為光譜探測不可或缺的部分，在導(dǎo)彈跟蹤、火災(zāi)預(yù)警和深空探測等諸多關(guān)鍵應(yīng)用場景中發(fā)揮著重要作用。在這些獨特的應(yīng)用場景中，日盲紫外光電探測器將不可避免地面對高溫、高電場、高輻射等極端惡劣的環(huán)境。然而，傳統(tǒng)的硅基日盲紫外探測器對紫外光靈敏度低、熱穩(wěn)定性差，難以滿足苛刻環(huán)境下高靈敏探測的需求。因此，亟需開發(fā)一種具有較高環(huán)境耐受性的高性能日盲紫外探測器。

氧化鎵作為新興的超寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有熱穩(wěn)定性好、禁帶寬度大、紫外吸收系數(shù)大、材料易加工等優(yōu)點，是日盲紫外探測較為理想的候選材料。目前，基于單晶氧化鎵材料的日盲紫外探測器面臨著成本高、規(guī)模小、隔離困難等問題。相比之下，非晶氧化鎵具有易制備、成本低、易集成等特點，使其對不同應(yīng)用場景有著豐富的兼容性及設(shè)計自由度。然而，基于非晶氧化鎵材料開發(fā)高環(huán)境耐受性的高性能日盲紫外探測器還需解決其材料穩(wěn)定性差、缺陷密度高、漏電流大、持續(xù)光電導(dǎo)效應(yīng)明顯等問題。

針對上述問題，中科大課題組通過缺陷及摻雜工程成功設(shè)計出高性能且耐極端環(huán)境的氧化鎵日盲紫外探測器。與常規(guī)非晶富鎵氧化鎵器件相比，工程化處理的器件暗電流降低107倍、探測率提升102倍、響應(yīng)速度提升102倍。同時，得益于子帶隙吸收的抑制，探測抑制比提升了105倍，顯示出器件優(yōu)異的光譜選擇性。此外，在高溫、高壓、高輻射等極端條件下，器件依然保持較高的探測性能。

該研究論文題為"High-Performance Harsh-Environment-Resistant GaOX Solar-Blind Photodetectors via Defect and Doping Engineering"，已發(fā)表在《先進(jìn)材料》期刊上。

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參考資料：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202106923

標(biāo)簽： 中科大 日盲紫外光電探測器