中国科研团队第四代半导体氧化镓领域获重要突破

近日，厦门大学电子科学与技术学院杨伟锋教授团队在第四代半导体氧化镓（β-Ga2O3）外延生长技术和日盲光电探测器制备方面取得重要进展，为β-Ga2O3异质外延薄膜的大面积生长和高性能的器件应用提供了重要支持。

β-Ga2O3材料因其本征日盲光吸收(254 nm)，简单二元组成，带隙可调，制备工艺简单等优势在日盲光电探测器领域受到广泛关注。在β-Ga2O3薄膜生长方面，研究团队利用分子束外延技术（MBE）实现了高质量、低缺陷密度的外延薄膜生长。并通过改变反应物前驱体和精密控制生长参数，成功实现了β-Ga2O3外延薄膜的均匀生长和优良的晶体质量，有力地推动了β-Ga2O3薄膜的高质量异质外延的发展。同时，研究团队还通过对MBE外延生长过程中的β-Ga2O3薄膜生长机制进行详细探究，揭示了其成核、生长的差异性，并建立了相对应的外延生长机理模型图。

在β-Ga2O3日盲光电探测器制备方面，研究团队基于II型能带结构制备的CuCrO2/β-Ga2O3 p-n异质结型的自供电日盲光电探测器具有6.5 pA的低暗电流、5.7×104的高光暗电流比、50 mA/W的高响应度、3.7×1012 Jones的高探测率和24.6%的高外量子效率，优于大多数报道的基于β-Ga2O3的异质结光电探测器。

另外，研究团队在MBE异质外延β-Ga2O3生长机制的基础上，结合半导体光电响应原理，探究了异质外延β-Ga2O3薄膜日盲光电探测器的性能指标。研究团队利用臭氧作为前驱体所制备的金属-半导体-金属结构日盲光电探测器表现出7.5 pA的暗电流、1.31×107的光暗电流比、1.31×1015 Jones的比检测率和 53 A/W的光响应度，表现出相当优异的对日盲紫外光的探测性能。

同时针对外延薄膜光电探测器暗电流大的不足，研究团队在金半界面处引入了钝化层改善器件性能：利用AlN/β-Ga2O3界面工程对金半界面处的载流子传输进行调控，所制备的金属-绝缘体-半导体-绝缘体-金属（MISIM）结构的日盲光电探测器实现了响应度和响应速度的同时优化。具有 3 nm AlN 层的光电器件表现出482 A/W的响应度、2.48×1015 Jones 的比探测率和0.10 s的快下降时间。

研究团队在β-Ga2O3材料和器件的研究进展为超宽禁带半导体在日盲深紫外探测器领域的应用和发展提供了技术参考，推动超宽禁带半导体基光电子技术的创新发展，为构建低噪声、高光响应的光电子器件开拓了研究途径。