西安邮电大学陈海峰等 | 具有无限大光暗电流比的β-氧化镓日盲紫外探测器
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2024-08-15 12:02
北京
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Haifeng Chen, Xu Zhao, Xiangtai Liu, Qin Lu, Shaoqing Wang, Zhan Wang, Yifan Jia, Yunhe Guan, Lijun Li & Yue Hao.
β-Ga2O3 solar-blind ultraviolet light detectorwith infnite PDCR.
Sci China Inf Sci, 2024, doi: 10.1007/s11432-024-4092-3
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对于氧化镓日盲紫外光电探测器而言，极大的光暗电流比(PDCR)是令人着迷的指标，其可作为器件具备高探测性能的评估条件之一。PDCR由探测器的暗电流和光电流比值决定，目前大的PDCR都主要依赖于小的暗电流，因此控制器件获得极小暗电流是实现极大PDCR的一个有效途径。这激发出了一个有趣的问题：暗电流最小值是否有极限以及能否为零？为了回答及验证上述问题，本文制备了Ni-β-Ni双肖特基结构的氧化镓日盲紫外光电探测器，对于254nm的日盲紫外光该器件具有超过108的PDCR。其机制为通过调制源电压Vs和漏电压Vd控制两个肖特基之间的电流竞争。当器件内电流流向转换时，这一过程中会出现暗电流Id(dark)为零的电流平衡点B。理论上在B点，如果光电流Id(photo)不为0，则PDCR应为无限大。实验中，Vs =20V下的Vd-Id曲线中Vd=10.1V处获得了Id(dark)为0的B点，此处的Id(photo)为8.52μA，因此该B点实现了无限大PDCR。本文为氧化镓日盲紫外探测器获得极大PDCR提供新的视角，同时若将关注点切换为光电流的B点，文中的机制则可用于抑制氧化镓的日盲紫外光电效应。图1 (a) 探测器结构图及平衡点B的形成机制；(b) 器件的Id(dark)-Vd实验测试曲线；(c) Id(dark)曲线上的B点；(d) 器件的Id(photo)-Vd实验测试曲线；(e) 器件的PDCR曲线图1(a) 给出了通过设置S端电压Vs和D端电压Vd来调节费米能级之间的变化，继而控制两个肖特基间的电流竞争，实现电流方向的转换。电流从负到正之间的转换点为平衡点B。图1(c) 为实验中获得的不同Vs下的暗电流B的变化，图1(e) 给出了的B点超过108的PDCR。图2 (a) Vs=20V时的光暗电流实验测试曲线以及暗电流曲线的平衡点B；(b) 器件对应的PDCR曲线图2(a) 给出了Vs=20V时的Id(dark)/Id(photo)-Vd实验测试曲线，Vd=10.1V处获得了Id(dark)为0的B点，此处对应的Id(photo)为8.52μA。图2（b)展示在B处器件获得了无穷大的PDCR。
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