【国际论文】揭示双结 MoSe₂/n-Ga₂O₃/p-GaN 异质结在超宽带光电探测领域的协同潜力

摘要

        对于实际的光电子应用，能够检测宽波长范围（200-1100 nm）的光的光电探测器是必不可少的。异质结半导体在开发这种多波长光电探测器中起着关键作用。特别是，过渡金属硫族化物（可调带隙和高电子迁移率）和 Ga₂O₃（>4 eV的宽带隙）的异质结是光电探测器制造的重要研究课题，表现出超宽光谱光探测能力。在这项研究中，外延 β-Ga₂O₃ 薄膜通过脉冲激光沉积技术生长在原子平坦的蓝宝石（0001）和 p-GaN/蓝宝石（0001）表面上。对 β-Ga₂O₃ 薄膜的晶体、光学、电子和光响应特性进行了深入研究，并与密度泛函理论的理论见解相关联。为了实现宽带光探测，制备了 MoSe₂ 和所生长 Ga₂O₃ 薄膜的异质结，能够检测从深紫外（UV）到近红外（NIR）光谱区域的光。MoSe₂/Ga₂O₃/p-GaN 器件在深紫外（240-320 nm）到长波紫外（320-400 nm）范围内具有扩展的检测范围，并且在近红外区域具有 5.5 A W^-1 的显着响应度，几乎是 MoSe₂/Ga₂O₃/蓝宝石器件的四倍。这些结果突出了这些混合结构在开发具有高光响应的多波长光电探测器的潜力，该光电探测器涵盖深紫外到近红外光谱区域，为从环境监测到通信的各个领域提供有前景的应用。

图 1 (a) GS（Ga₂O₃/蓝宝石）和 GT（Ga₂O₃/p-GaN/蓝宝石）样品的 HR-XRD 2θ-ω 扫描和 (b) 拉曼光谱。(c) 和 (d) 分别为 GS 和 GT 样品的拟合 PL 光谱。

图 2 (a) 和 (b) GS 以及 (c) 和 (d) GT 样品的 XPS 核级 Ga 3d 和 O 1s 扫描图，以及 (e) GS 和 (f) GT 样品价带最大值计算的价带光谱。

DOI：

doi.org/10.1039/D4MA00934G