【摘 要】
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氧化镓是一种拥有4.9e V超宽直接带隙的半导体材料,正好对应日盲紫外波段,而且对可见光高度透明,电学性质和光学性质较好,最大击穿电场为8MV/cm,是制作高功率电子器件及日盲紫外探测器的理想材料,制备的器件在臭氧层监测、环境检测及安全通信等领域具有广泛的应用前景。由于未掺杂β-Ga2O3材料为n型且导电能力较差,通常需要对其进行掺杂来改善β-Ga2O3的导电性能,而p型β-Ga2O3的制备就更加
【基金项目】
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辽宁省自然科学基金项目,β-Ga2O3微米线基日盲紫外探测器阵列的制备及特性研究,（项目编号:2020-MS-243）；
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氧化镓是一种拥有4.9e V超宽直接带隙的半导体材料,正好对应日盲紫外波段,而且对可见光高度透明,电学性质和光学性质较好,最大击穿电场为8MV/cm,是制作高功率电子器件及日盲紫外探测器的理想材料,制备的器件在臭氧层监测、环境检测及安全通信等领域具有广泛的应用前景。由于未掺杂β-Ga2O3材料为n型且导电能力较差,通常需要对其进行掺杂来改善β-Ga2O3的导电性能,而p型β-Ga2O3的制备就更加困难。针对上述问题,本文利用化学气相沉积技术分别生长出了Sb掺杂β-Ga2O3微米带和Sn掺杂β-Ga2O3微米线,并对Sb和Sn掺杂的β-Ga2O3微米结构进行了紫外探测特性的研究。此外,还在机械剥离的n型β-Ga2O3单晶微米薄片上,采用CVD方法在其上生长一层Zn掺杂β-Ga2O3薄膜,制成同质结紫外探测器,并对该器件的紫外探测性能进行了探究。论文的主要研究内容如下:（1）采用CVD法,先在蓝宝石衬底上生长一层Sb掺杂β-Ga2O3籽晶层,然后在其上进行Sb掺杂β-Ga2O3微米带的生长。研究发现籽晶层对微米带的生长起到了决定性作用,生长的微米带直径在10μm左右,长度可达150μm且微米带具有良好的结晶质量。此外,基于生长Sb掺杂β-Ga2O3微米带制作了MSM光电导型紫外探测器,研究发现在10V电压下器件的光暗电流比（Il:Id）可达1.67×10~3。器件的上升时间为0.12s,下降时间为0.04s。在光功率密度为100μW/cm~2时,器件的响应度为0.8A/W,外部量子效率为390%。（2）利用化学气相沉积法,采用机械剥离法从β-Ga2O3单晶衬底上剥离出β-Ga2O3单晶微米薄片,在其上生长Zn掺杂β-Ga2O3薄膜。通过表征发现生长的Zn掺杂β-Ga2O3薄膜表面平整、致密,晶体质量较好。对制备的Zn掺杂β-Ga2O3/n型β-Ga2O3同质结器件进行的紫外探测特性分析表明,该器件表现出良好的整流特性,且具备自供电性能,在零偏压下,器件的响应度最大为1.24A/W,在多次的开关周期下器件仍然具有很好的重复性和稳定性。器件的响应时间为0.18s,恢复时间为0.14s。该器件的成功制备为β-Ga2O3同质结紫外探测器的研制提供了一种可行的方法。（3）采用CVD法,在刚玉舟内生长出大量Sn掺杂β-Ga2O3微米线,微米线最长可达7mm,直径大约在20μm。挑选出所需的单根β-Ga2O3微米线,在其一端蒸镀金属Pt,制备成肖特基型日盲紫外探测器。测试结果表明金属Pt与Sn掺杂β-Ga2O3微米线之间形成了良好的肖特基结,且器件对254nm紫外光具有较强的敏感性。在0V偏压,器件的响应度为0.44A/W,外部量子效率（EQE）为215%。
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