Substrate Engineering of β-Ga2O3 Thin Films on Off-Axis Sapphire for Polarization-Sensitive Solar-Blind UV Photodetector and Encrypted Communication

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作者
Zhenhua Ni,Xuehua Zhang,Chenhui Niu,Jiarui Niu,Chao Wu,Daoyou Guo,Shunli Wang
出处
期刊:IEEE Sensors Journal [IEEE Sensors Council]
卷期号:25 (17): 32530-32535 被引量:1
标识
DOI:10.1109/jsen.2025.3583737
摘要

The solar-blind ultraviolet (UV) spectrum (200-280 nm) offers a unique advantage for secure optical communication due to its negligible background. However, conventional solar-blind systems face limitations in communication distance and channel capacity, constrained by low photodetector responsivity and reliance on intensity modulation. This study addresses these challenges by ing polarization-sensitive detection through anisotropic β-Ga2O3 thin films. In this work, we demonstrate films grown via plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) on off-aixs sapphire substrates exhibited high crystallinity and optical absorption anisotropy, as confirmed by X-ray diffraction and UV-vis spectroscopy. Metal-semiconductor-metal (MSM) photodetectors fabricated from these films achieved a high responsivity of 16 A/W at 254 nm and demonstrated polarization-sensitive characteristics. Capitalizing on this anisotropy, we implemented a prototype UV-encrypted communication system, showcasing enhanced information capacity through polarization-state modulation. By implementing substrate engineering, this study establishes an innovative pathway to advance solar-blind optoelectronic systems. The developed strategy significantly improves both responsivity and polarization sensitivity in solar-blind UV detection, while simultaneously addressing the critical demands for high-security communication in military and space applications.
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