Фотоприемник ультрафиолетового излучения на основе Au-Ga2O3(Fe)-n-GaAs0.6 P0.4 наноструктур

Abstract

Широкозонное бинарное соединение оксид галлия Ga2O3 вызывает большой интерес в качестве нового материала для микро- и наноэлектроники и уже используется в ультрафиолетовой (УФ) нанофотоэлектронике [1,2]. Настоящая работа посвящена исследованиям фоточувствительности (ФЧ) Au-Ga2O3(Fe)-nGaAs0.6P0.4 наноструктур в области энергии фотонов hν=1.5-6.1 eV с целью создания фотоприемников УФ излучения, а так же определения ширины запрещенной зоны оксида Ga2O3 (Egox), легированного железом (Fe), и выяснению его влияния на спектр фототока барьеров Шоттки. Для изготовления фотоприемников на основе n-GaAs0.6P0.4 использовалась технология, аналогичная описанной в [2]. После химического травления смесью Br2(4%)+C2H5OH(96%) c последующей промывкой в этаноле, поверхность n-GaAs0.6P0.4 обрабатывалась этаноловым раствором бромида железа (FeBr2 . 6H2O). Наноструктуры Au-Ga2O3(Fe)-n-GaAs0.6P0.4 изготовлены методом химического осаждения. Присутствие атомов железа (Fe) в оксидном слое Ga2O3(Fe) было установлено с помощью растрового микроскопа и фотоэлектрическим методом. Основные результаты проиллюстрированы на рис. а, б, в. В УФ области спектра обнаружены новые закономерности. В интервале 3.2-4.2 eV имеется участок практически постоянной ФЧ (SI ≈ 0,15-0,18 A/Вт). На интервале 4.2-5.1 eV с увеличением hν ФЧ уменьшается и при hν=5,1 eV наблюдается минимум ФЧ. На интервале 5.1-6.1 eV опять происходит рост ФЧ с увеличением hν. При освещении hν>5 eV в GaAs0.6P0.4 МДП наноструктуре начинается процесс лавинного умножения носителей заряда и слой диэлектрика [Ga2O3(Fe)] участвует в создании дополнительного фототока. Зависимость фототока If0 в интервале 5.1-6.1 eV оказалась экспоненциальной. Это позволяет по методике, описанной в [1], определить Egox оксида Ga2O3(Fe), образованного на поверхности GaAs0.6P0.4 (рис.в). Таким образом, образование на поверхности n-GaAs0.6P0.4 нанооксидного слоя железа Ga2O3(Fe), создает в наноструктуре Au-Ga2O3(Fe)-n-GaAs0.6P0.4 специфические свойства, имеющие важное научно-практическое значение (рис. б).