【外延论文】采用脉冲激光沉积（PLD）法在 n-Si (100) 衬底上生长的 ZnO/Ga₂O₃/ZnO 外延结构，实现增强的近紫外（UV）光电探测

        由印度孟买大学的研究团队在学术期刊 Journal of Applied Physics 发布了一篇名为 Enhanced near ultraviolet (UV) photodetection using PLD-grown ZnO/Ga₂O₃/ZnO epistructure on n-Si (100) substrate（采用脉冲激光沉积（PLD）法在 n-Si (100) 衬底上生长的 ZnO/Ga₂O₃/ZnO 外延结构，实现增强的近紫外（UV）光电探测）的文章。

        室温紫外（UV）及近紫外光（near-UV）光电探测器的进展对于实现下一代光电子互连至关重要。半导体材料如氧化锌（ZnO）和氧化镓（Ga₂O₃）因其卓越的物理性能、丰富的可获得性以及成本效益而受到广泛关注。Ga₂O₃ 的超宽带隙（约 4.7 eV）使其本征敏感于深紫外辐射，而 ZnO 的宽带隙（约 3.37 eV）及其较高的激子束缚能（约 60 meV）能够在室温下实现高效激子发光，并在环境条件下记录紫外响应。因此，通过将这两种材料结合，可以实现对深紫外及紫外光的室温探测。在本研究中，这些材料被制备成 ZnO/Ga₂O₃/ZnO 外延结构（epistructures），沉积在 n 型硅（n-Si）衬底上，采用脉冲激光沉积（PLD）方法。通过结构、光学及电学表征评估其质量。优化后的异质结构被用于制造单像素光电探测器（每个直径 500 μm），采用稳健且可扩展的工艺。暗态与近紫外（403 nm）照射下的传输特性变化验证了其紫外探测能力。对多个器件进行电学测量显示其紫外检测具有出色的一致性和操作稳定性，证明了材料合成与器件制备工艺的可靠性。在 403 nm 激发波长、最小光强为 5000 lux 条件下，器件在 2 V 工作电压下表现出光响应度为 0.0155 A/lux、外量子效率为 0.045、特定探测率为 2.5×10⁶ V/lux。为解释结果，基于 Anderson 模型提出了光电探测机制，并根据所用外延结构进行了扩展。本研究结果表明，ZnO/Ga₂O₃/ZnO 外延结构是实现下一代紫外光电探测器和光互连技术的可行方案之一。