Self-powered deep ultraviolet PIN photodetectors with excellent response performance based on Ga2O3 epitaxial films grown on p-GaN

光电探测器 材料科学 外延 光电子学 紫外线 兴奋剂 图层(电子) 耗尽区 光学 半导体 纳米技术 物理
作者
Rongrong Chen,Di Wang,Xinyu Han,Bo Feng,Hongyan Zhu,Caìna Luan,Jin Ma,Hongdi Xiao
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:123 (8) 被引量:10
标识
DOI:10.1063/5.0159065
摘要

PIN-type self-powered deep ultraviolet (DUV) photodetectors (PDs) based on Ta doped n-Ga2O3/i-Ga2O3/p-GaN structures with different i-Ga2O3 layer thicknesses were prepared. In the structure, a Ta element in the doped Ga2O3 epitaxial layer should be substitutional doping, which can be confirmed by time-of-flight secondary ion mass spectrometry. With increasing thickness (0–90 nm) of the i-Ga2O3 layer, the crystal quality of the deposited epitaxial films is gradually improved, but the performance of corresponding PDs does not increase monotonically. The PD with an i-layer thickness of c.30 nm under zero bias shows the best response performance such as maximum photoresponsivity (8.67 A/W), good detectability (1.08 × 1014 Jones), and fast response/decay time (86/50 ms) under 222-nm-UV-light illumination. Such good performance should be attributed to the competition between the high photogenerated carriers and the low electric field, whereas the competition is caused by broadening of the depletion region. This research provides an improved and easy method for fabricating high-performance self-powered DUV PDs.
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