【国内论文】东南大学---用于日盲紫外线光电探测的 1D β-Ga₂O₃ 可控水热合成技术

摘要

        氧化镓（Ga₂O₃）作为一种超宽禁带半导体材料，在日盲紫外光探测器领域具有巨大潜力。然而，其光响应度和响应速度较低的问题仍然存在。本文提出了一种基于水热合成法制备一维（1D）β-Ga₂O₃ 纳米棒的方法，以改善光探测器的性能。通过调控原料浓度、pH 值、反应温度和反应时间，可精确合成不同形貌的 β-Ga₂O₃ 纳米结构，随后通过退火处理获得高质量 β 相结构。所得 β-Ga₂O₃ 纳米棒的直径约为 500 nm，长度在 0.5 至 3 μm 之间。研究发现，随着反应条件的变化，纳米棒的形貌可由短柱状逐渐演变为纺锤状，表明通过调控反应参数可以实现对 1D 纳米结构的可控合成。其中，选择高长径比的 β-Ga₂O₃ 纳米棒构建了金属-半导体-金属（MSM）型光探测器，并在 254 nm 紫外光照射下，器件表现出 8.0 × 10⁻⁴ A/W 的高光响应度和 4.58 × 10⁹ Jones 的探测度。本研究凸显了一维  β-Ga₂O₃ 纳米结构在高性能日盲紫外光检测器方面的潜力，为未来可集成的深紫外光电子器件铺平了道路。

图1. 展示了 1D β-Ga₂O₃ 纳米棒的水热合成工艺示意图，包括前驱体反应、沉淀生成和退火结晶过程。

图2. 展示了不同前驱体浓度条件下生成的 GaOOH 前驱体的形貌变化：(a-f) 为不同浓度下的扫描电子显微镜（SEM）图像，(g)为X射线衍射（XRD）图谱，显示随着浓度的增加，前驱体由无序堆积转变为高度有序的纳米棒结构。

DOI：

doi.org/10.3390/nano15050402