硅基氮化镓微丝阵列用于紫外光电探测

［DexiaoGuo等，ACSPhotonics，2018年11月1日在线公开发表）］。华南师范大学和北京大学在（100）硅上研发了基于氮化镓（GaN）微丝阵列的紫外（UV）金属－半导体－金属（MSM）探测器。（本文在ACSPhotonics于2018年11月1日在线公开发表）在此项研究中，研究人员称之为此款探测器具备比目前报导的多数GaN纳米／微丝或薄膜紫外检测器更佳的性能。该团队指出其在光电子和片上光电集成系统有相当大的应用于潜力。

研究人员通过一种自上而下的技术来创立水平微丝，该技术与横向导线随机摆放和不均匀分布直径或曲率有所不同的波导生长方法比起，可以构建更佳的生产重复性。此外，该技术增加了对结构到另一基板的简单挤压和层移往的必须或其他减少生产成本的简单过程。

利用300nm等离子体强化化学气相沉积（PECVD）二氧化硅层制取2英寸低压（100）硅衬底，该二氧化硅层被转换成3μm条纹；通过氢氧化钾湿法转印硅表面使其产生具备（111）小平面的梯形地下通道，使其呈现出最不利于III族氮化物生长的六方原子排序；然后用氢氟酸溶液除去氧化物。微丝阵列通过使用300nmAlN绝缘缓冲液高压（100mbar）金属有机化学气相沉积（MOCVD），然后再行掺入进GaN（图1）制取获得。将导线与两个距离20μm的镍／金肖特基电极认识。

通过荧光实验可以显现出其表明出有了一个锐利且高强度的将近带上边升空峰，中心为364．5nm（～3．4eV），且未并未仔细观察到代表杂质和缺失的黄色闪烁。图1：（a）图案化硅衬底上的GaN基微丝阵列的示意图。

（b）典型的SEM图像。（c）GaN微丝的HR－TEM图像。（d）生产的有序排序的探测器的光学显微镜图像；比例尺100μm。

（e）一个探测器的缩放图像；比例尺20μm。在2500μW·cm－2325nm氦镉激光功率，5．0V偏压下，电流为2．71mA；暗电流为1．3μA，灵敏度为2．08×10E5％；电流－光输出功率依赖性遵循幂指数为0．995；幂指数相似1回应为低密度的陷阱态和GaN微丝的晶体质量很好；号召度计算出来为1．17x10E5A／W，外部量子效率（EQE）为4．47x10E5；仅次于特定观测率为10E16琼斯。研究人员声称，他们所研制的紫外光电探测器与目前报导的单一GaN纳米／微电子和纳米线阵列光电探测器比起具备低紫外线灵敏度，低号召度和低EQE的特点。

图2：（a）GaN微丝的室温微荧光光谱；（b）黑暗（黑色曲线）和325nm紫外线照射（红色曲线）下的I－V特性；插画，测试光电探测器的原理图；（c）与光密度有关的I－V曲线；（d）电流随光强度而变化；（e）号召度和EQE涉及的波长曲线；（f）特定的检测亲率倚赖的功率密度曲线。该团队还在蓝宝石上创立了一个具备3μmGaN层的对比器件。这些器件使用镍／金触点。电极光刻用于与硅上的微丝器件完全相同的光掩模。

灵敏度，号召度和EQE分别为2．77x10E4％，0．21A／W和0．80。本文翻译成自semiconductor－today，如有错误请求批评指正，谢谢！。

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