BeZnOS/Ga_(2)O_(3)异质结薄膜制备及其作为自驱动型紫外探测器件的性能OA

宽禁带氧化物半导体Ga_(2)O_(3)与ZnO因其优异的光电性能和化学热稳定性备受关注。本工作创新性地将ZnO四元合金(BeZnOS)与Ga_(2)O_(3)结合,提出采用等价离子(Be^(2+)/S^(2-))复合取代、协同调制Zn O能带结构构筑新型高性能BeZnOS/Ga_(2)O_(3)异质结紫外光电探测器。采用脉冲激光沉积技术成功制备II型能带排列的异质结薄膜,并通过X射线衍射、透射光谱、场发射扫描电子显微镜/能谱分析仪和X射线/紫外光电子能谱系统表征薄膜的晶体结构、光学带隙、元素分布及能带结构。结果表明:BeZnOS呈六方纤锌矿单相(带隙Eg=3.3 e V),Ga_(2)O_(3)为单斜相(Eg=4.5 e V)。进一步设计并开发了基于Pt/Be Zn OS/Ga_(2)O_(3)/Al结构的紫外探测器。器件呈现典型的整流特性(整流比1.72×10^(2)),且在零偏压下实现稳定的紫外光响应,其对240 nm波长深紫外光的最高响应度达23.5 mA/W,相应的探测率为2.3×10^(11)Jones,上升/回复时间为0.09 s/0.10 s。经分析,上述自驱动高灵敏快速光响应主要得益于BeZnOS/Ga_(2)O_(3)异质结与Pt/BeZnOS肖特基结的内建电场叠加耦合效应,显著提升了载流子分离传输效率。该工作可为ZnO能带工程提供新思路,也为开发全氧化物高性能深紫外探测器奠定了材料基础。