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摘要

氧化镓在深紫外探测方面具有天然的材料优势, 鉴于探测器阵列在光学成像等领域有着十分重要的用途, 本文主要介绍了一个五叉指电极结构的4×4氧化镓基深紫外探测器阵列. 氧化镓薄膜由金属有机化学气相沉积技术生长得到, 器件的加工通过紫外光刻、剥离和离子束溅射技术完成. 由此得到的氧化镓薄膜结晶度高且表面均匀. 探测器具有优异的深紫外光响应特性, 光响应度可达2.65×10 ³A/W, 探测度达2.76×10 ¹⁶Jones, 同时还具有(1.29×10 ⁶)%的外量子效率, 光电导增益高达12900; 16个探测器单元的暗电流和光电流均具有良好的均匀性. 本文从光电性能和应用前景的角度说明了氧化镓深紫外探测器阵列的巨大应用潜力.

关键词:

Abstract

Gallium oxide (Ga ₂O ₃) has the natural advantages in deep ultraviolet absorbance for performing deep ultraviolet photodetection. Owing to the vital application of photodetector array in optical imaging, in this work, we introduce a 4×4 Ga ₂O ₃-based photodetector array with five-finger interdigital electrodes, in which the high-quality and uniform Ga ₂O ₃thin film is grown by using metal-organic chemical vapor deposition technique, and the device is fabricated by using the following methods: ultraviolet photolithography, lift-off, and ion beam sputtering . The photodetector cell possesses a responsivity of 2.65×10 ³A/W, a detectivity of 2.76×10 ¹⁶Jones, an external quantum efficiency of (1.29×10 ⁶)%, and a photoconductive gain as high as 12900. The 16-cells in this array show good uniformity. In this work the great application potential of gallium oxide deep ultraviolet detector array is illustrated from the perspective of optoelectronic performance and application prospect.

Keywords:

作者及机构信息

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通信作者:刘增,zengliu@njupt.edu.cn; 郭宇锋,yfguo@njupt.edu.cn; 唐为华,whtang@njupt.edu.cn

基金项目:南京邮电大学引进人才科研启动基金项目(自然科学)(批准号: XK1060921115, XK1060921002)、国家自然科学基金(批准号: 61774019)和山西省基础研究计划(批准号: 202103021223185)资助的课题.

Authors and contacts

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Corresponding author:Liu Zeng,zengliu@njupt.edu.cn; Guo Yu-Feng,yfguo@njupt.edu.cn; Tang Wei-Hua,whtang@njupt.edu.cn

Funds:Project supported by the Natural Science Research Start-up Foundation of Recruiting Talents of Nanjing University of Posts and Telecommunications (Grant Nos. XK1060921115, XK1060921002), the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61774019), and the Fundamental Research Program of Shanxi Province, China (Grant No. 202103021223185).

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