【器件论文】通过 TiN 缓冲层提高硅衬底上 MOCVD 生长的掺 Zn β-Ga₂O₃ 深紫外光检测器的性能

        由台湾中兴大学的研究团队在学术期刊Applied Surface Science发布了一篇名为Performance enhancement of MOCVD grown Zn-doped β-Ga₂O₃ Deep-Ultraviolet photodetectors on silicon substrates via TiN buffer layers（通过 TiN 缓冲层提高硅衬底上 MOCVD 生长的掺 Zn β-Ga₂O₃ 深紫外光检测器的性能）的文章。

摘要

        由于晶格和热膨胀的不匹配，在硅从衬底上集成 β-Ga₂O₃ 基器件面临挑战，导致性能下降的缺陷。因此，这项工作探索了使用氮化钛（TiN）缓冲层来提高 MOCVD 生长的 Zn 掺杂 β-Ga₂O₃ 基深紫外（DUV）光电探测器（PD）在硅基底上的性能，使用 12、24 和 36 sccm 的二乙基锌（DEZn）流量。XPS 深度剖面显示了 β-Ga₂O₃/TiN/Si 薄膜中存在 TiN 缓冲层，该层在沉积过程中充当扩散阻挡层，保持界面完整性并降低缺陷密度。基于 Zn 掺杂  β-Ga₂O₃/TiN/Si 的 DUV PD 表现出显着的结果。12 sccm Zn 掺杂  β-Ga₂O₃/TiN/Si PD 表现出卓越的最大响应度为 31.4 A/W，比未掺杂  β-Ga₂O₃/TiN/Si（4.47 A/W）在 5 V 偏压和 240 nm 波长照明下高 7 倍。该 PD 的探测率为 1.68×10¹³ Jones，EQE 为 1.63 × 10⁴ %。该 PD 具有 6.5 s 的快速上升时间和 0.5 s 的下降时间。讨论了 Zn 掺杂  β-Ga₂O₃/TiN/Si 金属-半导体-金属型 PD 的能带图。这项工作表明，TiN 缓冲层和 Zn 掺杂显着提高了 β-Ga₂O₃ 基 DUV 光电探测器在硅基底上的性能和可靠性。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2024.161509