華師大宿世臣團(tuán)隊(duì)：基于Fowler-Nordheim隧穿效應(yīng)的高性能Ⅰ型摻錫Ga?O?/SnSe?異質(zhì)結(jié)光電探測器
華南師范大學(xué)宿世臣研究員聯(lián)合鄭州大學(xué)楊珣研究員、張壯飛副教授和香港科技大學(xué)黃文海教授在在《Applied Physics Letters》發(fā)布了一篇名為High-performance Type-Ⅰ Sn-doped-Ga2O3/SnSe2 Heterojunction Photodetectors Enabled by Fowler-Nordheim Tunneling（基于 Fowler-Nordheim 隧穿效應(yīng)的高性能Ⅰ型摻錫 Ga2O3/SnSe2 異質(zhì)結(jié)光電探測器）的文章。
1. 項(xiàng)目支持
本研究得到了國家自然科學(xué)基金（項(xiàng)目編號(hào)：62474165、11974122 和 U22A2073）、河南省科技重大專項(xiàng)（231100230300）、國家等離子體物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金（項(xiàng)目編號(hào)：6142A04240204）、河南省科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)青年人才支持計(jì)劃（2024HYTP024）以及華南師范大學(xué)研究生院科研創(chuàng)新項(xiàng)目的資助。
2. 主要內(nèi)容
氧化鎵（Ga2O3）以其卓越的物理和化學(xué)性能而聞名，使其成為太陽能盲光探測器的理想材料。在本研究中，采用化學(xué)氣相沉積法合成了Sn摻雜的Ga2O3微米線（MWs），并通過X射線衍射（XRD），拉曼光譜，掃描電子顯微鏡和能譜儀進(jìn)行了表征，證明合成的微米線為 Ga2O3 微米線，且表面富 Se。通過干法轉(zhuǎn)移將機(jī)械剝離的 SnSe2 轉(zhuǎn)移到 Ga2O3 微米線表面，并制備成為一種I型異質(zhì)結(jié)光電探測器。在正向電壓下，Sn-doped-Ga2O3 MW/SnSe2 異質(zhì)結(jié)展現(xiàn)出直接隧穿和 Fowler-Nordheim Tunneling 現(xiàn)象。利用 6 V 偏壓下的 Fowler-Nordheim 隧道機(jī)制，該器件在 254 nm 光照下展現(xiàn)出卓越性能，整流比達(dá) 104~105，暗電流為 0.11 pA，響應(yīng)度達(dá)到 81.82 A/W， 比探測率達(dá)到 7.79 × 1014 Jones，以及高達(dá) 4×104 %的外量子效率。這些卓越特性使氧化鎵基器件用于日盲成像領(lǐng)域。該研究為 Ga2O3 基光電器件提供了新的思路，進(jìn)一步拓展了其在多功能日盲檢測和成像應(yīng)用中的潛力。
圖1 Sn-doped-Ga2O3 MW的基本表征
圖2 Sn-doped-Ga2O3 MW/SnSe2 異質(zhì)結(jié)器件的結(jié)構(gòu)示意圖，基本表征及其能帶圖。
圖3 Sn-doped-Ga2O3 MW/SnSe2 異質(zhì)結(jié)器件光電性能圖
DOI：
doi.org/10.1063/5.0282601
本文轉(zhuǎn)發(fā)自《亞洲氧化鎵聯(lián)盟》訂閱號(hào)