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High-performance photodetector based on sol–gel epitaxially grown α/β Ga2O3 thin films

光电探测器 材料科学 暗电流 光电子学 薄膜 微晶 退火(玻璃) 外延 带隙 紫外线 溶胶凝胶 纳米技术 图层(电子) 复合材料 冶金
作者
Jiangang Yu,Chengde Lv,Jiangang Yu,Yiming Shen,Lei Yuan,Jichao Hu,Shengnan Zhang,Hongjuan Cheng,Yuming Zhang,Renxu Jia
出处
期刊:Materials today communications [Elsevier BV]
卷期号:25: 101532-101532 被引量:41
标识
DOI:10.1016/j.mtcomm.2020.101532
摘要

Ga2O3 has been receiving more and more attention for solar blind photodetectors due to it has a large direct bandgap corresponding to solar blind waveband. However, numerous photodetectors based on single crystalline Ga2O3 exhibited a relatively large dark current and a low photo-to-dark current ratio. Herein, the α/β phase polycrystalline Ga2O3 thin film was successfully synthesized via sol-gel method and the photodetector with low dark current(18.5 pA at 15 V) and high photo-to-dark current ratio(1664) was further fabricated. By optimizing annealing environment, the photodetector also exhibited an excellent detectivity (D*) of 5.41×1011 Jones and a fast photo-response speed (a rise time of 0.03 s/0.23 s and a decay time of 0.04 s/0.41 s). Excellent performance can be ascribed to that tailoring of the defect concentration in the polycrystalline Ga2O3 film by introducing α-Ga2O3 into β-Ga2O3 and the physical mechanism was discussed with a carrier transport model. The experimental results suggested the great potential applications of Ga2O3 thin films synthesized by the sol-gel method in ultraviolet detection and our experiment reveals an effective method for manufacturing high-performance solar-blind photodetectors.
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