一種能夠在日光下工作而不受可見光干擾的紫外光探測器。日盲紫外探測器對可見光具有很低的響應，在環境監測、太陽輻射測量、航天科學、太陽能電池優化和軍事應用等領域都有重要的應用。由于紫外光在很多領域中具有重要的研究和應用價值，日盲紫外探測器的發展對于提高測量的精確性和可靠性具有重要意義。

近日，“2023功率與光電半導體器件設計及集成應用論壇”于西安召開。論壇由第三代半導體產業技術創新戰略聯盟（CASA）指導，西安交通大學、極智半導體產業網（www.casmita.com）、第三代半導體產業主辦，西安電子科技大學、中國科學院半導體研究所、第三代半導體產業技術創新戰略聯盟人才發展委員會、全國半導體應用產教融合（東莞）職業教育集團聯合組織、西安和其光電股份有限公司等單位協辦。

期間，“平行論壇2：光電子器件及應用”上，中山大學裴艷麗教授帶來了“基于ε-Ga2O3的日盲紫外探測器件研究”的主題報告。報告中介紹，日盲紫外探測器在軍事和民用領域都有廣泛的應用，選擇合適的材料是實現日盲特性的關鍵之一。氧化鎵（Ga2O3）的禁帶寬度可高達5eV，作為超寬帶隙半導體材料，無需進行能帶調控，即可進行日盲紫外波段的探測，加之優異的化學、物理性質使得氧化鎵材料成為研制日盲紫外探測器的天然材料，無論國防還是民用領域都有著急切需求。

氧化鎵擁有五種同分異構體，分別為α, β, γ, δ, 和 ε。相比于穩定的β相氧化鎵，其中具有正交結構的ε相氧化鎵晶體對稱性更好，可以在商用襯底如SiC、GaN、藍寶石等單晶襯底上進行大面積異質外延，降低氧化鎵基紫外探測器的成本，并且有望通過與GaN， AlN等相結合構建高性能日盲紫外探測器。

同時，ε氧化鎵是一種鐵電半導體，具有非常強的自發極化，這也將為新型日盲紫外探測器的設計提供新思路。目前，ε氧化鎵的高質量制備和探測器應用研究尚不成熟。

研究基于MOCVD的方法在藍寶石襯底上制備高質量的ε氧化鎵，研究制備工藝、后退火，以及F離子表面處理等多種手段對ε氧化鎵日盲紫外探測性能的影響，揭示外延層缺陷、器件表面特性等影響探測性能的機制，為ε氧化鎵基日盲紫外探測器的發展提供實驗和理論支撐。

研究采用兩步法MOCVD外延了ε氧化鎵，并對比了H2O和N2O作為氧源對紫外探測性能的影響。XRD、AFM、CL等手段分析表明，H2O作為氧源可提高結晶質量，降低缺陷密度，并獲得了光暗電流比（PDCR）為1.0×103，響應上升時間0.55 s, 衰減時間為0.58 s/3.14s的紫外探測性能。700度以上高溫后退火，發生相轉變，探測器性能劣化。

低溫退火可有效的消除氧空位等點缺陷，降低暗電流，改善光暗電流比和響應時間特性。經過640度退火的日盲紫外探測器，暗電流降低至0.069pA，拒絕比（Rpeak/R400）達到2.4×104, 光暗電流比達到3×105。F表面處理在表面引入二維電子氣，改善探測器歐姆接觸特性，同時表面的電子勢井，改善器件的響應時間，顯著增加探測靈敏度和提高增益。

審核編輯：劉清