1 中国科学院福建物质结构研究所, 福州 350002
2 中国科学院大学, 北京 100039
随着电子信息技术的飞速发展, 具有更高抗干扰能力以及更高灵敏度的日盲紫外探测器引起了广泛关注。六方相氮化硼(h-BN)凭借其超宽带隙、高光吸收系数、高热导率及高击穿场强等优势成为日盲紫外探测器研究的热点材料。此外, h-BN良好的机械强度和光学透明性使其兼具柔性探测器的潜力。然而室温条件下制备的h-BN薄膜常具有较多缺陷, 极大程度上限制了其柔性探测器的发展。本文在室温条件下采用反应磁控溅射, 以B为生长源, 在蓝宝石和Si衬底上实现了较高质量h-BN薄膜的制备, 并在此薄膜的基础上制备了高性能日盲紫外探测器。3 V电压下, 其探测器拥有极低的暗电流(0.07 pA)、较高的响应度(1.37 μA/W)和探测率(2.73×1010 Jones)。本文的研究结果证实了室温制备h-BN薄膜及其日盲紫外探测器的可行性, 为实现可在室温下工作的h-BN探测器的应用提供了参考。
h-BN薄膜 反应溅射法 室温 日盲紫外探测器 光电性能 响应度 h-BN film reactive sputtering method room temperature solar-blind ultraviolet detector photoelectric property responsivity
深圳大学 材料学院， 深圳市特种功能材料重点实验室， 广东省功能材料界面工程研究中心， 广东 深圳 518055
通过在直流等离子体喷射化学气相沉积（DC?PJCVD）法生长的多晶金刚石薄膜上制备Au叉指电极，构建了金属?半导体?金属（MSM）结构的日盲紫外探测器件。研究了不同光刻工艺对制备的金刚石探测器件性能的影响。结果表明，lift?off光刻工艺所制备的器件性能明显优于湿法光刻工艺器件，其Ilight提高了4.4倍，光暗电流比提高了6.8倍，在25 V电压下响应度提高了9倍，达到了0.15 A/W。在此基础上通过lift?off光刻工艺制备了Au、Ti、Ti/Au和Ag四种不同金属的叉指电极，对比了不同金属电极制备的金刚石紫外探测器件的性能差异。其中Ag电极由于存在势垒隧穿效应引起的增益，在四种电极中性能表现最佳，在25 V偏压下其Ilight高达0.21 μA，响应度提升到0.78 A/W，性能与已有报道的器件性能相当。与普通Au电极制备的器件相比，其光电流提高了5.2倍，光暗电流比提升了7倍，响应度提高了5.2倍。
金刚石薄膜 lift-off光刻工艺 Ag电极 日盲紫外探测器 diamond films lift-off photolithography Ag electrode solar blind ultraviolet detector
1 桂林电子科技大学 广西精密导航技术与应用重点实验室, 广西 桂林 541004
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 纳米加工平台, 江苏 苏州 215123
3 中国科学技术大学 纳米技术与纳米仿生学院, 合肥 215123
4 南京理工大学 材料科学与工程学院, 南京 210000
提出了一种并联体声波谐振器(BAWR)与Ga2O3基MSM紫外传感器的新型高灵敏度传感器结构, 即体声波谐振式日盲紫外光传感器(BAWR-UV Sensor)。设计并制备了MSM Ga2O3紫外传感器和BAWR传感器, 将实测的光、暗S参数在仿真软件中封装为S1P数据模型代替MSM等效电路, 用MBVD模型代替BAWR等效电路, 通过并联两种结构建立了BAWR-UV仿真模型; 采用ADS软件仿真了BAWR核心参数对BAWR-UV传感器灵敏度的影响, 研究了提高灵敏度的设计方案。仿真结果表明, 在0.5~4.5GHz频率范围内, BAWR-UV的并联Q值越大, 阻抗灵敏度越高, 同时阻抗灵敏度随频率降低而增大, 在并联谐振频率fp=0.533GHz时获得最佳阻抗灵敏度为100kΩ/(μW/mm2); 频率灵敏度随频率的升高而增大, 在fp=4.5GHz时获得最佳频率灵敏度为1.4MHz/(μW/mm2)。最后, 开展了高灵敏度日盲紫外传感器的探索。
日盲紫外探测器 体声波谐振器 氧化镓 叉指传感器 solar blind ultraviolet detector bulk acoustic wave resonator gallium oxide interdigital sensor
重庆师范大学物理与电子工程学院 光电功能材料重庆市重点实验室， 重庆 401331
采用射频磁控溅射技术和热退火技术在石英衬底上制备了微晶态Ga2O3薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)、紫外-可见-红外分光光度计(UV-Vis-IR)以及X射线光电子能谱仪(XPS)等手段对薄膜结构、光学特性以及化学组分进行了系统研究。结果表明，制备的Ga2O3薄膜呈非晶态，退火处理后，薄膜由非晶态转变为含β相Ga2O3的微晶薄膜，随退火温度升高，薄膜内部微晶成分不断增加，但最终在石英衬底上制备的薄膜并未全部转换成全晶态薄膜(β-Ga2O3)。基于非晶和微晶Ga2O3薄膜制备了金属-半导体-金属(MSM)结构的日盲深紫外探测器，发现非晶Ga2O3薄膜基器件表现出更高的光响应，而微晶Ga2O3薄膜基器件则具有更低的暗电流和更快的响应速度。
氧化镓 微晶 光电性能 日盲紫外探测器 gallium oxide microcrystalline photoelectric performance olar blind UV photodetector
电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室，四川 成都 611731
为了提高Ga2O3 基日盲紫外探测器的性能，本文使用分子束外延方法对β-Ga2O3 薄膜进行Sn 掺杂，并制备成MSM 型日盲紫外探测器。结果表明，Sn 掺杂可以改变薄膜晶体结构，使氧化镓薄膜由单晶向多晶相转变。同时，Sn掺杂紫外探测器的光电流和响应度相比于未掺杂器件产生了较大的提升，在254 nm、42 μW/cm2 紫外光照下，Sn 源温度900 ℃制备的薄膜探测器响应度为444.51 A/W，远高于未掺杂器件。此外，器件的-3 dB 截止波长从252 nm 调整到274 nm，表明Sn 掺杂可以有效调控紫外响应的波长。Sn 掺杂也会引入杂质能级，导致器件时间响应特性变差。
Sn 掺杂 β-氧化镓 日盲紫外探测器 响应度 Sn doping β-Ga2O3 solar blind ultraviolet photodetector responsivity
1 电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室，四川成都 611731
2 电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室，四川 成都 611731
局域表面等离子体共振是一种改善光电探测器性能的有效方法。本文为了提高beta-氧化镓(β-Ga2O3)薄膜金属-半导体-金属(MSM)日盲紫外探测器的性能，提出了在beta-氧化镓薄膜表面利用快速热退火的方法形成分散的铝纳米粒子(Al-NPs)，增强薄膜对光的吸收。运用此方法制备的Al-NPs/β-Ga2O3探测器不仅降低了暗电流，同时也提升了光响应度和探测率。在波长254 nm 紫外光照、10 V 偏压下，该器件的光响应度达到了2.7 A/W，探测率达到了1.35′1014 cm×Hz1/2×W-1，与β-Ga2O3探测器相比，分别提升了1.5倍和2倍。
局域表面等离子体共振 铝纳米粒子 beta-氧化镓 日盲紫外探测器 localized surface plasmon resonance (LSPR) Al nanoparticles b-Ga2O3 solar-blind ultraviolet photodetectors
1 发光学及应用国家重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春130033
2 中国科学院大学, 北京100049
3 东北师范大学 先进光电子功能材料研究中心, 吉林 长春130024
由于在日盲紫外探测方面的应用前景, 具有合适带隙的MgZnO合金半导体薄膜受到越来越多的关注。获得具有择优取向的单一相MgZnO对提升MgZnO基日盲紫外探测器性能至关重要。本文利用低压金属有机化学气相沉积(LP-MOCVD)方法在m面蓝宝石衬底上制备了一系列不同组分的MgxZn1-xO薄膜。光学和结构特性测试结果表明: Zn摩尔分数达到55%的Mg0.45Zn0.55O薄膜依然是单一立方相, 其光学带隙可以达到4.7 eV。立方岩盐结构MgZnO与m面蓝宝石衬底的外延结构关系为(110)MgZnO‖(1010)sapphire、［001］MgZnO‖［1210］sapphire和［110］MgZnO‖［0001］sapphire。唯一确定的面内取向有利于薄膜晶体质量的提高。基于(110)取向立方相Mg0.45Zn0.55O薄膜制备金属-半导体-金属(MSM)结构器件, 获得了光响应峰在260 nm、光响应截止波长278 nm的日盲紫外探测器。
立方MgZnO (110)取向 日盲紫外探测器 cubic MgZnO (110)-oriented solar-blind UV photodetectors MOCVD MOCVD
