ZnO/Ga$_2$O$_3$ 异构结构提升紫外光光电探测器效率

制备了由未涂覆 ZnO 和涂覆 Ga$_2$O$_3$ 薄层的异构结构，使用旋涂和后续水热工艺制备。X 射线衍射检查验证了合成异构结构(HT)的结构完整性。记录光学和光致发光光谱，以评估涂覆 Ga$_2$O$_3$ 的 HT 相对于原始 ZnO 的吸收和发射变化。我们进行了比较的密度泛函理论(DFT)计算来 corroborate 两类 HT 的带隙。为评估器件的稳定性，研究了在零偏置下对开/关光的瞬态响应。bare ZnO 和 ZnO/Ga$_2$O$_3$ HT 的上升时间 τ_r1 (τ_r2) 分别为 2300 (500) ms，衰减时间 τ_d1 (τ_d2) 分别为 2700 (5000) ms。还观察到从 bare ZnO 到 ZnO/Ga$_2$O$_3$ 的电气传输性质发生了显著变化。为测试器件性能，测量了响应性(R)和探测性(D=1/NEP_B)。从观察中可以看出，器件的响应性在紫外区域显示最大值，而在可见区域逐渐降低。就探测性而言，最大值为 145×10^{14} Hz^{1/2}/W（约 200 nm）和 38×10^{14} Hz^{1/2}/W（300 nm）分别对应于涂覆 Ga$_2$O$_3$ 的 ZnO 和 bare ZnO HT。bare ZnO HT 测得的最大响应性为 7 (A/W)，而涂覆 Ga$_2$O$_3$ 的 ZnO HT 的响应性为 38 (A/W)。这表明一种简单方法可用于设计材料以制造广范围且具有成本效益的光电探测器。