Comprehensive Study on Ultra-Wide Band Gap La2O3/ε-Ga2O3 p–n Heterojunction Self-Powered Deep-UV Photodiodes for Flame Sensing

光电探测器 材料科学 异质结 光电流 光电二极管 响应度 光电子学 暗电流 比探测率 带隙 耗尽区 半导体
作者
Zhaoying Xi,Zeng Liu,Lili Yang,Kai Tang,Lei Li,Gao-Hui Shen,Maolin Zhang,Shan Li,Yufeng Guo,Weihua Tang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (34): 40744-40752 被引量:45
标识
DOI:10.1021/acsami.3c07597
摘要

Solar-blind UV photodetectors have outstanding reliability and sensitivity in flame detection without interference from other signals and response quickly. Herein, we fabricated a solar-blind UV photodetector based on a La2O3/ε-Ga2O3 p-n heterojunction with a typical type-II band alignment. Benefiting from the photovoltaic effect formed by the space charge region across the junction interface, the photodetector exhibited a self-powered photocurrent of 1.4 nA at zero bias. Besides, this photodetector demonstrated excellent photo-to-dark current ratio of 2.68 × 104 under 254 nm UV light illumination and at a bias of 5 V, and a high specific detectivity of 2.31 × 1011 Jones and large responsivity of 1.67 mA/W were achieved. Importantly, the La2O3/ε-Ga2O3 heterojunction photodetector can rapidly respond to flames in milliseconds without any applied biases. Based on the performances described above, this novel La2O3/ε-Ga2O3 heterojunction is expected to be a candidate for future energy-efficient fire detection.
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