单根磷掺杂β-Ga_(2)O_(3)微米线日盲紫外探测器性能

摘要

β-Ga_(2)O_(3)是一种新兴的超宽带隙半导体材料,由于具有4.9 eV的带隙、较高的击穿电场(8 MV/cm)及较高的热稳定性和化学稳定性等优良特性,使其成为一种很有前途的半导体材料,在高功率电子器件、气体探测器和日盲紫外(UV)光电探测器等领域有着较为广阔的应用前景。本文采用化学气相沉积法(CVD)生长出大尺寸的厘米级磷掺杂β-Ga_(2)O_(3)微米线,并对微米线的表面形貌、晶体结构和成分进行了研究,发现微米线的长度可达0.6~1 cm,直径约为40μm。基于生长出的磷掺杂β-Ga_(2)O_(3)微米线制作了单根磷掺杂微米线的日盲紫外探测器,研究表明未掺杂和磷掺杂β-Ga_(2)O_(3)微米线对254 nm紫外光都具有良好的响应,其中磷含量为2.3%微米线制作的器件,其光电探测性能最好。该磷含量微米线器件在光功率550μW/cm^(2)时,其光电流为3.1μA,暗电流为1.56 nA,光暗电流比约为2×10^(3),上升和下降时间分别为47 ms和31 ms。当光功率为100μW/cm^(2)时,器件的光响应度和外量子效率最大,分别为6.57 A/W和3213%。此外,还对器件的紫外探测机理进行了研究。