Ru Nanograting-Enhanced Ga2O3 Solar-Blind Photodetectors via Localized Surface Plasmon Resonance

光电探测器 表面等离子共振 表面等离子体子 光电子学 材料科学 等离子体子 共振(粒子物理) 局域表面等离子体子 光学 物理 纳米技术 原子物理学 纳米颗粒
作者
Jinjin Wang,Yuqing Yang,Zheyang Chen,Zeng Liu,Xueqiang Ji,Jianying Yue,Jie-Yun Yan,Shan Li,Weihua Tang,Peigang Li
出处
期刊:ACS applied nano materials [American Chemical Society]
被引量:3
标识
DOI:10.1021/acsanm.4c06687
摘要

Plasmonic nanoarray structures offer great potential for high-performance photodetectors due to their excellent ability to effectively trap light. In this work, Ga2O3 solar-blind photodetectors with Ru nanogratings were designed, precisely fabricated, and characterized systematically for the first time. The Ru nanograting through localized surface plasmon resonance significantly concentrates the optical field, reduces the transmittance, and enhances light–matter interactions, ultimately increasing absorbance. Integrating the Ru nanograting into Ga2O3 films induces a blue shift in the response peak, from 245 nm in Ga2O3 films to 215 nm. Meanwhile, the peak current rises dramatically from 4.9 × 10–11 to 1.3 × 10–9 A. The peak responsivity and specific detectivity are increased by 4.9 × 102 times and 6.8 × 102 times, respectively. This modification also accelerates the response speed, with τr and τd, of 0.96/0.14 s, notably shorter than the 1.57/0.47 s in Ga2O3 films. The mechanisms underlying strengthened absorbance and light–matter interactions are comprehensively explained through both simulated and experimental data. This work lays the theoretical and experimental groundwork for future high-performance Ga2O3-based photodetectors.

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