【器件论文】实现用于日盲检测的超低等效噪声功率 N-Barrier-N 氧化镓（Ga₂O₃）光电探测器

        由北京邮电大学的研究团队在学术期刊 ACS Photonics 发布了一篇名为 N-Barrier-N Ga₂O₃ Photodetector Achieving Ultralow Equivalent Noise Power for Solar-Blind Detection（实现用于日盲检测的超低等效噪声功率 N-Barrier-N 氧化镓（Ga₂O₃）光电探测器）的文章。

摘要

        在深紫外 (DUV) 光谱中工作的日盲光电探测器对于应用至关重要。然而，由于 DUV 信号在大气中衰减严重，需要具有超低噪声和高灵敏度的光电探测器来分辨微弱的光信号。本文报道了基于 β-Ga₂O₃ 的 n-Barrier-n (nBn) 单极异质结光电探测器的突破，该探测器协同解决了这些挑战。通过采用激光分子束外延制备的 β-Ga₂O₃/LaAlO₃/Nb:SrTiO₃ 异质结，本研究设计了大的导带偏移和接近零的价带偏移，从而创建了一个单极电子传输通道，将暗电流抑制到亚皮安水平（<1 pA）。该器件展现出卓越的性能指标：响应度为 853.6 A/W，外量子效率为 4.2 × 10⁵ %，噪声等效功率 (NEP) 创历史新低：0.7 ± 0.1 fW/Hz^1/2 。超越了最先进的 DUV 探测器。这些进步归功于 LaAlO₃ 与 Nb:SrTiO₃ 的高介电常数 (∼24) 和晶格兼容性，这最大限度地减少了界面缺陷并增强了载流子限制。这项工作不仅为基于 Ga₂O₃ 的光电子学建立了新的范式，而且为光子匮乏环境中的高灵敏度、低噪声光电探测器提供了一种通用的设计策略，在深空通信和紫外天文领域具有变革潜力。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsphotonics.5c00586