近日，由國(guó)家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CSA）與第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（CASA）主辦，南方科技大學(xué)微電子學(xué)院與北京麥肯橋新材料生產(chǎn)力促進(jìn)中心有限公司共同承辦的第十七屆中國(guó)國(guó)際半導(dǎo)體照明論壇（SSLCHINA 2020）暨2020國(guó)際第三代半導(dǎo)體論壇（IFWS 2020）在深圳會(huì)展中心召開(kāi)。

 

期間，德國(guó)愛(ài)思強(qiáng)股份有限公司協(xié)辦的“超寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)”分會(huì)上，湖北大學(xué)材料工程學(xué)院教授何云斌帶來(lái)了“高性能基于氧化鎵的日盲光電探測(cè)器的開(kāi)發(fā)”的主題報(bào)告，從Ga2O3外延薄膜的制備、特性及PDs研究，基于超寬帶隙（ScGa）2O3合金薄膜的UV-PDs等角度分享了最新研究進(jìn)展。

 

由于臭氧層吸收深紫外（太陽(yáng)盲）光（l：200-280nm），太陽(yáng)盲光探測(cè)器（PDs）是一種非常敏感的器件，在火焰?zhèn)鞲小?dǎo)彈預(yù)警和空間通信等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)上，太陽(yáng)能盲板PDs是基于硅的，硅的帶隙很窄（1.1eV），因此需要昂貴而笨重的Wood光學(xué)濾波器。
 

近年來(lái)，β-Ga2O3因其具有寬的直接禁帶（4.9ev）和良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性而備受關(guān)注。薄膜型PDs是應(yīng)用最廣泛的器件。眾所周知，薄膜器件的性能與薄膜的晶體質(zhì)量密切相關(guān)，但由于缺乏匹配良好的異質(zhì)外延襯底，難以獲得高晶體質(zhì)量的外延β-Ga2O3薄膜。在目前用于生長(zhǎng)Ga2O3薄膜的技術(shù)中，PLD是一種很有吸引力的制備高質(zhì)量薄膜的方法。

 

在這項(xiàng)工作中，應(yīng)用PLD技術(shù)在c藍(lán)寶石襯底上用β-Ga2O3陶瓷靶材在不同襯底溫度下生長(zhǎng)了一系列高質(zhì)量的（-201）取向β-Ga2O3薄膜。這些薄膜被用來(lái)制造具有Au/β-Ga2O3/Au結(jié)構(gòu)的平面金屬-半導(dǎo)體-金屬（MSM）太陽(yáng)盲PDs。研究發(fā)現(xiàn)，隨著生長(zhǎng)溫度的升高，β-Ga2O3薄膜的晶體質(zhì)量、O/Ga原子比和禁帶寬度都有所提高，導(dǎo)致PDs的暗電流峰值和響應(yīng)時(shí)間顯著縮短。在700℃下生長(zhǎng)的β-Ga2O3薄膜具有最佳的性能，10v下的低Idark為0.127na，峰值響應(yīng)度為18.23a/W（255nm）。此外，PD的響應(yīng)時(shí)間僅為0.062/0.379s。

 

在純Ga2O3薄膜和PDs研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了過(guò)渡金屬取代的Ga2O3合金薄膜及其相關(guān)的PDs。結(jié)果表明，過(guò)渡金屬與氧之間的強(qiáng)結(jié)合導(dǎo)致Ga2O3合金中的氧空位（陷阱中心）大大減少。當(dāng)過(guò)渡金屬含量較高時(shí)，合金薄膜的結(jié)晶質(zhì)量下降，甚至變成非晶態(tài)，產(chǎn)生大量的復(fù)合中心，陷阱中心大大減少，這使得Ga2O3合金基PDs具有前所未有的性能。典型的光探測(cè)參數(shù)為10V時(shí)的Idark為0.11Pa，tdecay為17ms，10V（245nm波長(zhǎng)）的響應(yīng)度為112A/W，探測(cè)效率為4.45×1015Jones，代表了β-Ga2O3基MSM太陽(yáng)盲光探測(cè)器的最新性能。
 

何云斌研究方向主要為寬禁帶半導(dǎo)體薄膜及紫外光電探測(cè)器、氧化物表界面物理與化學(xué)、低維鈣鈦礦材料與新型光電器件等。曾作為骨干完成德國(guó)工業(yè)合作研究、歐盟國(guó)際合作優(yōu)先項(xiàng)目、美國(guó)能源部基礎(chǔ)研究、中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金等多個(gè)項(xiàng)目的研究。作為負(fù)責(zé)人主持完成或在研國(guó)家自然科學(xué)基金面上（4項(xiàng)）、教育部博導(dǎo)基金、教育部留學(xué)人員回國(guó)啟動(dòng)基金、湖北省自然科學(xué)杰出青年基金、湖北省技術(shù)創(chuàng)新重大項(xiàng)目、企業(yè)合作項(xiàng)目等近20項(xiàng)研究。至今發(fā)表學(xué)術(shù)論文160余篇，其中120余篇被SCI收錄，被SCI論文引用2300余次，H-指數(shù)：26；發(fā)表論文中含材料領(lǐng)域頂級(jí)期刊Nature Materials(影響因子：38.891) 1篇、綜合期刊Nat. Communi.（影響因子：12.124）1篇、物理領(lǐng)域頂級(jí)期刊Phys. Rev. Lett.(8.462) 1篇。申請(qǐng)專(zhuān)利40余項(xiàng)，授權(quán)10余項(xiàng)。是歐洲材料學(xué)會(huì)（EMRS）、美國(guó)物理學(xué)會(huì)（APS）、中國(guó)材料學(xué)會(huì)（CMRS）、湖北省高級(jí)專(zhuān)家協(xié)會(huì)會(huì)員。
 

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