Фотоэлектрические характеристики фотоприемников на основе оксида галлия в широком интервале температур и напряжений
DOI: 10.21293/1818-0442-2025-28-4-162-168
☷
- О ТУСУРе
- Абитуриентам
-
Студентам
- Первокурсникам
- Расписание занятий
- Система дистанционного обучения
- Научно-образовательный портал
- Библиотека
- Групповое проектное обучение
- Журнал посещаемости
- Журнал успеваемости
- Клубы по интересам
- Спорт в ТУСУРе
- Профком студентов
- Содействие трудоустройству
- Облачное хранилище ТУСУРа
- Поддержка студенческих семей
- Поддержка участников СВО и их детей
- Многофункциональный центр
- Аспирантам
-
Сотрудникам
- Телефонный справочник
- Расписание занятий
- Система дистанционного обучения
- Научно-образовательный портал
- Библиотека
- Журнал посещаемости
- Журнал успеваемости
- Генератор рабочих программ
- Генератор ОПОП
- Генератор ИПРП
- Показатели эффективности труда ППС
- Спорт в ТУСУРе
- Профком сотрудников
- Облачное хранилище ТУСУРа
- Выпускникам
- Партнёрам
Аннотация: Пленки оксида галлия были получены методом ВЧ-магнетронного распыления на сапфировых подложках. После отжига при температуре 900 °С в потоке аргона в течение 30 мин пленки Ga2O3 образуют поликристаллическую -фазу с высокой стехиометрией. Полученные пленки имели толщину 390 нм и демонстрировали коэффициент пропускания, превышающий 70% на длинах волн ≥ 310 нм. Ширина запрещенной зоны пленки увеличивается с 4,74 до 4,87 эВ при понижении температуры с 350 до 10 К. Фотопроводимость структур при температурах ниже 150 К определяется током, ограниченным пространственным зарядом. Фотоприемники продемонстрировали низкие темновые токи (< 20 пА) и максимум фоточувствительности 1,42 А/Вт при 150 К и 1100 В, что указывает на внутренний механизм усиления. При увеличении температуры с 10 до 350 К время нарастания фотопроводимости уменьшается с 65 до 32 мс, а время спада – с 34 до 7 мс.
Ключевые слова: Ga2O3, фотоприемник, УФ-излучение, фотопроводимость, коэффициент усиления
Сведения о финансировании: Исследование выполнено при поддержке Программы развития Томского государственного университета (Приоритет-2030), проект № 2.5.4.25 МЛ.
Библиография статьи:
Алмаев Д. А. Фотоэлектрические характеристики фотоприемников на основе оксида галлия в широком интервале температур и напряжений / Д. А. Алмаев, А. В. Цымбалов, В. В. Копьев // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2025. – Т. 28, № 4. – С. 162–168. DOI: 10.21293/1818-0442-2025-28-4-162-168
Авторы и правообладатели:
- Алмаев Д. А. , Томский государственный университет (Томск, Россия), Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)
- Цымбалов А. В. , Томский государственный университет (Томск, Россия)
- Копьев В. В. , Томский государственный университет (Томск, Россия)
- 1. ε-Ga2O3 thin films grown by metal-organic chemical vapor deposition and its application as solar-blind photodetectors/ Z. Fei, Z. Chen, W. Chen, S. Chen, Z. Wu, X. Lu, G. Wang, J. Liang, Y. Pei // Journal of Alloys and Compounds. – 2022. – Vol. 925. – P. 166632.
- 2. Nanoscale-Thick CuPc/β-Ga2O3 p-n–Junctions for Harsh-Environment-Resistant Self-Powered Deep-UV Photodetectors / T. Zhao, H. He, C. Wu, L. Lai, Y. Ma, H. Yang, H. Hu, A. Liu, D. Guo, S. Wang // ACS Appl. Nano Mater. – 2023. – Vol. 6, No. 5. – P. 3856–3862.
- 3. Свойства резистивных структур на основе полиморфных фаз оксида галлия / В.М. Калыгина, В.И. Николаев, А.В. Алмаев, А.В. Цымбалов, Ю.С. Петрова, И.А. Печников, П.Н. Бутенко // Письма в ЖТФ. – 2020. – Т. 46, № 17. – С. 33–36.
- 4. A review of Ga2O3 materials, processing, and devices / S.J. Pearton, J. Yang, P.H. Cary, F. Ren, J. Kim, M.J. Tadjer, M.A. Mastro // Appl. Phys. Rev. – 2018. – Vol. 5, No. 1. – P. 011301.
- 5. Self-powered UVC detectors based on α-Ga2O3 with enchanted speed performance / A. Almaev, A. Tsymbalov, B. Kushnarev, V. Nikolaev, A. Pechnikov, M. Scheglov, A. Chikiryaka // J. Semicond. – 2024. – Vol. 45, No. 8. – P. 082502.
- 6. Review of polymorphous Ga2O3 materials and their solar-blind photodetector applications / X. Hou, Y. Zou, M. Ding, Y. Qin, Z. Zhang, X. Ma, P. Tan, S. Yu, X. Zhou, X. Zhao, G. Xu, H. Sun, S. Long // J. Phys. D: Appl. Phys. – 2021. – Vol. 54, No. 4. – P. 043001.
- 7. Kaur D. A strategic review on gallium oxide based deep-ultraviolet photodetectors: Recent progress and future prospects / D. Kaur, M. Kumar // Adv. Opt. Mater. – 2021. – Vol. 9, No. 9. – P. 2002160.
- 8. Chen X. Review of gallium-oxide-based solar-blind ultraviolet photodetectors / X. Chen, F. Ren, S. Gu, J. Ye // Photon. Res. – 2019. – Vol. 7, No. 4. – Р. 381–415.
- 9. Калыгина В.М. Солнечно-слепые детекторы УФ-излучения на основе пленок β-Ga2O3 / В.М. Калыгина, А.В. Алмаев, В.А. Новиков, Ю.С. Петрова // Физика и техника полупроводников. – 2020. – Т. 54, № 6. – С. 575.
- 10. High-speed performance self-powered shortwave ultraviolet radiation detectors based on κ (ε)-Ga2O3 / A. Almaev, A. Tsymbalov, B. Kushnarev, V. Nikolaev, A. Pechnikov, M. Scheglov, A. Chikiryaka, P. Korusenko // J. Semicond. – 2024. – Vol. 45, No. 4. – P. 042502.
- 11. Radiation resilience of β-Ga2O3 Schottky barrier diodes under high dose gamma radiation / S.A. Khan, S. Saha, U. Singisetti, A.U. Bhuiyan // J. Appl. Phys. – 2024. – Vol. 136, No. 22. – P. 225701.
- 12. High-performance a-Ga2O3 solar-blind photodetectors by pulsed magnetron sputtering deposition / D. Xue, P. Lv, K. Peng, Q. Hu, C. Chen // J. Vac. Sci. Technol. A. – 2024. – Vol. 42, No. 3. – P. 033403.
- 13. Калыгина В.М. Влияние электродов на параметры солнечно-слепых детекторов УФ-излучения / В.М. Калыгина, А.В. Цымбалов, А.В. Алмаев, Ю.С. Петрова // ФТП. – 2021. – Т. 55, № 3. – С. 264.
- 14. He M. A Highly Transparent β-Ga2O3 Thin Film-Based Photodetector for Solar-Blind Imaging / M. He, Q. Zeng, L. Ye // Crystals. – 2023. – Vol. 13, No. 10. – P. 1434.
- 15. The role of oxygen vacancies in Ga2O3-based solar-blind photodetectors / J. Wang, X. Ji, Z. Yan, S. Qi, X. liu, A. Zhong, P. Li // J. Alloys Compd. – 2024. – Vol. 970. – P. 172448.
- 16. Ultraviolet communication system utilizing effective performance β-Ga2O3 photodetector / X. Gao, T. Xie, J. Wu, J. Fu, X. Gao, M. Xie, H. Zhao; Y. Wang, Z. Shi // Appl. Phys. Lett. – 2024. – Vol. 125, No. 17. – P. 172103.
- 17. Preparation of Sn-doped Ga2O3 thin films and their solar-blind photoelectric detection performance / L.J. Li, C.K. Li, S.Q. Wang, Q. Lu, Y.F. Jia, H.F. Chen // J. Semicond. – 2023. – Vol. 44, No. 6. – P. 062805.
- 18. Effect of oxygen flow ratio on the performance of RF magnetron sputtered Sn-doped Ga2O3 films and ultraviolet photodetector / C. Wang, W.-H. Fan, Y.-C. Zhang, P.-C. Kang, W.-Y. Wu, D.-S. Wuu, S.-Y. Lien, W.-Z. Zhu // Ceram. Int. – 2023. – Vol. 49, No. 7. – P. 10634–10644.
- 19. High transmittance β-Ga2O3 thin films deposited by magnetron sputtering and post-annealing for solar-blind ultraviolet photodetector / J. Wang, L. Ye, X. Wang, H. Zhang, L. Li, C. Kong, W. Li // J. Alloys Compd. – 2019. – Vol. 803. – P. 9–15.
- 20. Investigation of the Persistence Conductivity and Photoelectric Characteristics in Detectors with Interdigital Electrodes Based on β-Ga2O3 / V. Kalygina, A. Tsymbalov, A. Almaev, A. Petrova, and S. Podzyvalov // Phys. Status Solidi B. – 2022. – Vol. 259, No. 2. – P. 2100341.
- 21. Efficient suppression of persistent photoconductivity in β-Ga2O3-based photodetectors with square nanopore arrays / H. Yang, T.-H. Cheng, Q. Xin, Y. Liu, H.Y. Feng, F. Luo, W. Mu, Z. Jia, X. Tao // ACS Appl. Mater. Interfaces. – 2023. – Vol. 15, No. 27. – Р. 32561–32568.
- 22. Effect of traps on the UV sensitivity of gallium oxide-based structures / V.M. Kalygina, A.V. Tsymbalov, A.V. Korusenko, A.V. Koroleva, E.V. Zhizhin // Crystals. – 2024. – Vol. 14, No. 3. – P. 268.
- 23. Mechanism for Long Photocurrent Time Constants in α-Ga2O3 UV Photodetectors / A.Y. Polyakov, A.V. Almaev, V.I. Nikolaev, A.I. Pechnikov, V.I. Shchemerov, A.A. Vasilev, E.B. Yakimov, A.I. Kochkova, V.V. Kopyev, B.O. Kushnarev, S.J. Pearton // ECS J. Solid State Sci. Technol. – 2023. – Vol. 12. – P. 045002.
- 24. Алмаев Д.А. Быстродействующие детекторы УФ-излучения на основе пленок Ga2O3 / Д.А. Алмаев, А.В. Цымбалов, В.В. Копьев // ЖТФ. – 2025. – Т. 95, вып. 11. – С. 2229–2234.
- 25. Huge photosensitivity gain combined with long photocurrent decay times in various polymorphs of Ga2O3: effects of carrier trapping with deep centers / A.Y. Polyakov, E.B. Yakimov, I.V. Shchemerov, A.A. Vasilev, A.I. Kochkova, V.I. Nikolaev, S.J. Pearton // J. Phys. D: Appl. Phys. – 2024. – Vol. 58, No. 6. – P. 063002.
- 26. M-Plane α-Ga-O-Solar-Blind Detector With Record-High Responsivity-Bandwidth Product and High-Temperature Operation Capability / X. Sun, Z. Wang, H. Gong, X. Chen, Y. Zhang, Z. Wang // IEEE Electron. Device Lett. – 2022. – Vol. 43, No. 4. – P. 541–544.
- 27. High-temperature photocurrent mechanism of β-Ga2O3 based metal-semiconductor-metal solar-blind photodetectors / B.R. Tak, M. Garg, S. Dewan, C.G. Torres-Castanedo, K.-H. Li, V. Gupta, X. Li, R. Singh // J. Appl. Phys. – 2019. – Vol. 125, No. 14. – P. 144501.
- 28. Fabrication of UV-C photodetector with ultimate stability in extreme space environments (radiation, low temperature) using aerosol-deposited Ga2O3 / H.H. Cho, S.H. Lee, D. Kim, H.K. Yu, J.-Y. Choi, J.-H. Park // Ceram. Int. – 2019. – Vol. 49, No. 18. – P. 30375–30380.
- 29. Moss T.S. Semiconductor Opto-Electronics / T.S. Moss, G.J. Burrell, B. Ellis // Halsted Press Division, Wiley, NC, USA, 1973. – P. 441.
- 30. Structural and Photoelectronic Properties of κ-Ga2O3 Thin Films Grown on Polycrystalline Diamond Substrates / M. Girolami, M. Bosi, S. Pettinato, C. Ferrari, R. Lolli, L. Seravalli, V. Serpente, M. Mastellone, D.M. Trucchi, R. Fornari // Materials. – 2024. – Vol. 17, No. 2. – P. 519.
-2026-1_%D0%BA%D0%BE%D0%BF%D0%B8%D1%8F.jpg)
Адрес редакции
Подписка на обновления
