Photocurrent Ambipolar Behavior in Phase Junction of a Ga2O3 Porous Nanostructure for Solar-Blind Light Control Logic Devices

光电流 双极扩散 材料科学 光电子学 太阳能电池 纳米结构 神经形态工程学 纳米技术 计算机科学 物理 人工神经网络 等离子体 量子力学 机器学习
作者
Junhao Ye,Shuo Jin,Yuexing Cheng,Hangjie Xu,Chao Wu,Fengmin Wu,Daoyou Guo
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:16 (20): 26512-26520 被引量:30
标识
DOI:10.1021/acsami.4c01837
摘要

Photoelectrochemical (PEC) devices are the most similar artificial devices to the nervous system, which is expected to solve the problem of complex computer/nervous system interface (solid–liquid interface) and multifunctional integration (photoelectric fusion) required in the post-Moore era. Based on the different photocurrent ambipolar behavior and different deep ultraviolet solar-blind spectral photoresponse characteristics of α-Ga2O3 and β-Ga2O3, we designed and constructed the Ga2O3 porous nanostructure PEC device with an adjustable photocurrent bipolar behavior through constructing an α/β phase junction core–shell structure by adjusting the thickness and the surface state of the shell layer. The switching point of the α/β-Ga2O3 ambipolar photocurrent shifts toward negative values with the increase of β-Ga2O3 shell layer thicknesses, and adjustable Boolean logic gates are prepared using the voltage as the input source with a high accuracy manipulated by solar-blind deep ultraviolet light. The controllable solar-blind logic gates based on the ambipolar photocurrent behavior of α/β-Ga2O3 presented in this study offer a new path for the photoelectric device multifunctional integration needed in the post-Moore era, which can be used in the creation of Ga2O3 half adders and full adders, as well as in the construction of four-input OR gates.
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