GaN 外延材料及其自供電紫外光電探測器研究進展

供稿|卜俊飛，鄭旭陽，林正梁，胡星，李屹，劉平安，李國強，王文樑

內容導讀

近年來，自供電GaN 基紫外光電探測器憑借具有的紫外敏感性、高穩定性及便攜應用等特點，在紫外通信、紫外輻射檢測以及導彈追蹤等領域具有重要的應用前景。但其發展依舊面臨著材料位錯密度高、器件性能差、器件集成度低等問題。為了解決上述問題，科研工作者開展系統地研究并取得了重要進展。本文從材料缺陷控制、器件結構設計和器件集成應用三個方面討論了自供電GaN 基紫外光電探測器的研究進展，并展望了其發展前景。

近年來，紫外光電探測產業呈快速增長的態勢。自供電紫外光電探測器具有高響應性能、快響應速度等特點，在紫外通信、紫外輻射檢測以及導彈追蹤等眾多領域都有重要的應用前景[1]。目前紫外光電探測器的主流仍為硅（Si）基探測器；Si 作為一種間接帶隙半導體（帶隙約為1.12 eV），截止波長約為1100 nm，本征吸收不在紫外波段，故Si 基紫外光電探測器需加裝濾光片才能實現高效紫外探測[2]。相比之下，新興的氮化鎵（GaN）材料作為一種直接帶隙半導體，具有更寬的帶隙（約為3.4 eV）和更好的載流子分離能力，突破了Si 材料的物理極限[3-5]。

憑借GaN 材料的能帶特性，自供電GaN 基紫外光電探測器截止波長可達到365 nm，且無需加裝濾光片，體現出遠超Si 的紫外探測潛能；同時，GaN出色的熱導率（2.2 W·cm-1·K-1）使器件擁有優良的散熱性能；此外，自供電GaN 基紫外光電探測器，可在無外加電源下運作，具有更小的尺寸、更低的功耗[6]，極大降低了運行成本并提高系統的便攜性，有利于器件的集成化發展。……