Электрические и фотоэлектрические характеристики структур на основе пленок оксида галлия тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Цымбалов Александр Вячеславович

• Цымбалов Александр Вячеславович
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Цымбалов Александр Вячеславович

Введение

1 Детекторы ультрафиолетового излучения на основе оксида галлия

1.1 Свойства полиморфных фаз оксида галлия и структур на их основе

1.2 Электрические и фотоэлектрические характеристики детекторов УФ-излучения

1.3 Детекторы УФ излучения на основе планарных структур металл/0а20з/металл

1.4 Детекторы УФ излучения на основе диодов с барьером Шоттки

1.5 Детекторы УФ излучения на основе гетероструктур

1.6 Выводы по главе 1 и постановка задачи

2 Методика эксперимента

2.1 Технология изготовления образцов

2.2 Методика измерений

3 Резистивные структуры с параллельными электродами на основе пленок оксида галлия (первый тип)

3.1 Результаты анализа структуры и фазового состава пленок оксида галлия

3.2 Электрические и фотоэлектрические характеристики структур первого типа

3.3 Обсуждение результатов эксперимента

3.4 Выводы по главе

4 Структуры со встречно-штыревыми электродами на основе пленок оксида галлия (второй тип)

4.1 Темновые токи структур со встречно-штыревыми электродами

4.2 Фотоэлектрические характеристики детекторов со встречно-штыревыми электродами

4.3 Остаточная фотопроводимость

4.4 Влияние длинноволнового излучения на фотоэлектрические характеристики

структур со встречно штыревыми электродами

4.5 Выводы по главе

5 Гетероструктуры 0а203/«-0аЛв (третий тип)

5.1 Электрические и фотоэлектрические характеристики гетероструктур на основе МЮа203/«-0аА8

5.2 Обсуждение результатов эксперимента

5.3 Выводы по главе

Заключение

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Электрические и фотоэлектрические характеристики структур на основе пленок оксида галлия»

Введение

Актуальность исследования. Бурные исследования оксида галлия и структур на его основе начались менее 10 лет назад. Это обусловлено рядом привлекательных особенностей 0а203: большая ширина запрещенной зоны 4,45,3 эВ, высокое напряжение пробоя 8 МВ/см и добротностью Балига ~ 3200, прозрачность в видимом спектре излучения, химическая и термическая стабильности, доступность роста большинством существующих методов, а также относительная дешевизна получения.

Совокупность данных качеств 0а203 обуславливает возможность производства ряда полупроводниковых устройств. К таким приборам относятся: газовые сенсоры, элементы силовой электроники, солнечно-слепые детекторы ультрафиолетового излучения и т.д. Создание детекторов УФ-излучения является наиболее привлекательным направлением. Отсутствие необходимости применения дополнительных оптических фильтров, а также варьируемая ширина запрещенной зоны оксида галлия позволяют разрабатывать солнечно-слепые полосовые детекторы ультрафиолетового диапазона с максимумом чувствительности в интервале 235 нм < X < 280 нм.

Существующие ныне детекторы УФ-излучения на основе оксида галлия не удовлетворяют предъявляемым требованием. Как правило, высокая чувствительность к ультрафиолетовому излучению сопровождается низким быстродействием, что затрудняет практическое использование приборов и их коммерциализацию. В связи с этим исследования последних лет направлены на поиск конструкций и способов изготовления структур, обеспечивающих выполнение необходимых требований, предъявляемых потребителями.

Степень разработанности темы исследования. Существуют несколько типов детекторов ультрафиолетового излучения на основе оксида галлия: диоды с барьером Шоттки, гетероструктуры полупроводникЮа203 и металлЮа203/металл. Последние являются наиболее изученными, что объясняется их высокой чувствительностью к УФ-излучению, а также простотой изготовления.

Предметом множества дискуссий служит остаточная проводимость в детекторах на основе оксида галлия. Ее наличие, в большинстве случаев, связывают автолокализацией свободных носителей заряда. Предполагается, что свободные дырки захватываются на ловушки в запрещенной зоне Ga20з, а их подвижность достигает ~10-6 см2/(В-с). Из источников литературы следует, что основными ловушками для дырок могут быть вакансии галлия с энергиями ионизации 2,3 эВ и 3,1 эВ, отсчитанными от дна зоны проводимости.

Немаловажным фактом является наличие эффекта усиления в детекторах на основе Ga20з. Это подтверждается тем, что максимальное теоретическое значение токовой монохроматической чувствительности оксида галлия на длине волны X = 254 нм составляет 5! = 0,21 А/Вт, однако в большинстве работ 5! >> 1 А/Вт. Предлагаются два основных механизма усиления: фоторезистивный - увеличение времени жизни электронов за счет отсутствия свободных дырок и снижение высоты потенциального барьера на границе металлЮа203 за счет аккумуляции дырок на интерфейсе.

Объект исследования - планарные структуры Р1/0а203/Л1203 с параллельными электродами; планарные структуры М/Т1/0а203/ЛЬ03 со встречно-штыревыми электродами; вертикальные структуры на основе контактов РШа203/«-ааА8.

Предмет исследования - темновые вольт-амперные характеристики, фотоэлектрические характеристики, вольт-фарадные и вольт-сименсные характеристики структур на основе пленок оксид галлия.

В связи с вышесказанным цель исследования была сформулирована следующим образом: изучить влияние температурного отжига и конструктивно-технологических параметров структур на основе тонких пленок оксида галлия на электрофизические характеристики и фоточувствительность к ультрафиолетовому излучению коротковолнового диапазона УФ-С; исследовать механизмы проводимости в широком интервале напряжений в отсутствии и при непрерывном воздействии ультрафиолетового излучения.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1. изучить влияние термического отжига при 900 °С на фазовый состав и оптические свойства пленок оксида галлия;

2. исследовать электрические и фотоэлектрические характеристики структур на основе не отожженных пленок галлия, а также подверженных высокотемпературному отжигу;

3. исследовать влияние предварительного воздействия излучения с энергией квантов меньше ширины запрещенной зоны оксида галлия на стабильность структур во время непрерывного действия УФ-излучения;

4. проанализировать влияние конструктивных особенностей структур на основе пленок оксида галлия на электрические и фотоэлектрические характеристики.

Методология и методы исследования. Для исследования электрофизических характеристик были изготовлены структуры Pt/Ga2O3, Ni/Ti/Ga2O3 и Pt/Ga2O3/«-GaAs. Пленку оксида галлия толщиной 120 нм наносили высокочастотным (ВЧ) магнетронным распылением мишени Ga2O3 (99,999 %) на ненагретые сапфировые и арсенидгаллиевые подложки на установке AUTO-500 (производитель Edwards) в газовой смеси Ar/O2.

Сапфировую подложку с нанесенной пленкой оксида галлия разрезали на две части. Одну часть подложки с оксидной пленкой подвергали отжигу в аргоне при 900 °С в течение 30 минут, а другую оставляли без отжига.

Исследование морфологии поверхности пленок оксида галлия проводили с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ) «Solver HV».

Определение структуры и фазового состава тонких пленок оксида галлия проводили с помощью дифрактометра Bruker D8 Discover (Cu Ka-излучение) с позиционно-чувствительным линейным детектором LynxEye в геометрии Брэгга-Брентано со смещением угла ю = 0,5° от нормали к сапфировой подложке.

Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия для 0а203 была выполнена в ресурсном центре «Физические методы исследования поверхности» Научного парка СПбГУ (Санкт-Петербург, Россия) с использованием лабораторного фотоэлектронного спектрометра ББСЛЬАВ 250X1, оборудованного полусферическим анализатором электронов.

Вольт-фарадные характеристики (ВФХ) и вольт-сименсные характеристики (ВСХ) полученных образцов измеряли на частоте 1 МГц с помощью автоматизированного комплекса на основе прибора Е7-12, позволяющего проводить одновременно измерение ВФХ и ВСХ. Амплитуда тестового сигнала равнялась 25 мВ.

Темновые вольт-амперные характеристики (ВАХ) и ВАХ при воздействии ультрафиолетового излучения исследовали при комнатной температуре с помощью источника-измерителя КейЫеу 2611В. Измерения были автоматизированы при помощи специальной программы, написанной в среде LabView. Каждое измерение проводилось в определенном диапазоне напряжений с заданным шагом. Значение тока при фиксированном напряжении рассчитывалось как среднее значение из 10 измерений, на что в общей сложности требовалось 500 мс. Программа позволяла проводить измерения в циклическом режиме: напряжение на образце повышалось от нуля до максимального заданного значения, а затем снова повторяла ту же процедуру измерений при непрерывном действии УФ-излучения.

В качестве источника ультрафиолетового излучения использовалась криптон-фторовая лампа ^-6.С с фильтром на 254 нм. Расстояние между лампой и образцами составляло 1 см, а интенсивностью падающего излучения равнялась 780 мкВт/см2. Расчет и построение зависимостей, представленных в диссертации, осуществлялись с использованием стандартных численных методов.

В результате решения поставленных в диссертационной работе задач были сформулированы следующие научные положения, выносимые на защиту:

1. Проводимость структур металл/0а203/метадл в отсутствие УФ-излучения обусловлена токами, ограниченными пространственным зарядом с неравномерным распределением ловушек в запрещенной зоне оксида галлия;

2. Отклонение от линейной зависимости фототока с повышением напряжения обусловлено влиянием сильного электрического поля, превышающего критическое поле Есг;

3. Перезарядка ловушек, находящихся на поверхности и в объеме пленки оксида галлия, за счет предварительного освещения с энергией фотона Ну < Её повышает стабильность, увеличивает фототок и быстродействия структур металлЮа203 на воздействие ультрафиолетовым излучением с длиной волны 254 нм.

Степень достоверности результатов исследования. Достоверность положения 1 подтверждается анализом темновых вольт-амперных характеристик. Для планарных структур с межэлектродным расстоянием от 250 мкм до 30 мкм линейная зависимость тока от напряжения сохраняется в интервале напряжений 0 В < и < 200 В. Однако для структур с межэлектродными расстояниями 5 мкм и 10 мкм зависимость тока от напряжения определяется степенным законом. Для структур с межэлектродным расстоянием больше 30 мкм переход от закона Ома к степенному закону имеет место при высоких напряжениях, что обусловлено меньшей концентрацией ловушек и большим межэлектродным расстоянием.

Достоверность положения 2 подтверждается анализом вольт-амперных характеристик детекторов со встречно-штыревой топологией электродов в диапазоне напряжений 0 В < и < 200 В при непрерывном воздействии излучения с длиной волны X = 254 нм. Зависимость фототока от напряжения начинает отклоняться от линейного вида при достижении определенно напряженности электрического поля. Уменьшение межэлектродного расстояния приводит к снижению критического напряжения, начиная с которого наблюдается уменьшение фототока.

Достоверность положения 3 подтверждается сравнительным анализом фотоэлектрических характеристик структур металлЮа203, которые были

получены в отсутствии и при наличии предварительного освещения с энергией Ну < Её. Показано, что предварительное воздействие длинноволновым излучением позволяет снизить время выхода фототока на стационарное значение, а также повысить его значение.

Научная новизна исследования:

1. впервые показано образование критического электрического поля в структурах на основе оксида галлия при воздействии УФ-излучения;

2. впервые показана возможность стабилизации фотоэлектрических характеристик структур со встречно-штыревой топологией электродов на основе оксида галлия за счет предварительного воздействия широкополосным излучением;

3. впервые предложено учитывать влияние поверхностных состояний как на чувствительность структур к ультрафиолетовому изучению, так и на их быстродействие.

Теоретическая и практическая значимость результатов. Теоретическая значимость диссертационной работы заключается: в определении механизмов темновой проводимости структур металлЮа203/металл; в оценке концентрации ловушек в оксиде галлия; в оценке энергетической плотности ловушек на гетерогранице оксид галлия/арсенид галлия.

Практическая значимость результатов заключается в том, что показано влияние отжига активной области структур, а также конструкции детекторных структур на чувствительность к ультрафиолетовому излучению и их быстродействие. Снижение межэлектродного расстояния приводит к увеличению токовой монохроматической чувствительности к излучению с длиной волны X = 254 нм, при этом возрастают времена отклика и восстановления.

Новые теоретические и практические результаты применимы для дальнейших разработок детекторов ультрафиолетового излучения на основе оксида галлия, которые будут учитывать геометрию структур и контактов для повышения чувствительности и быстродействия.

Личный вклад автора. Личное участие автора состояло в сборке исследуемых структур, а именно: распайка разрезанных образцов в корпуса TO-8; планировании исследований; изучении и анализе литературы по теме диссертации; проведении измерений, обработке и анализе полученных данных; участии в написании тезисов и научных статей; представлении результатов на ведущих российских и международных конференциях.

Апробация результатов исследования. Результаты работы были представлены на следующих научных конференциях: 5-я Школа-конференция с международным участием «Saint Petersburg OPEN 2018» (Санкт-Петербург, 2018); Всероссийский инженерный конкурс «ВИК-2019» (Симферополь, 2019); Compound Semiconductor Week «CSW 2021» (онлайн, 2021); XXI Всероссийская школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества «СПФКС-21» (Екатеринбург, 2021); 8th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects «EFRE 2022» (Томск, 2021); 2023 IEEE 24 International Conference of Young Professionals in Electron Devices and Materials «EDM» (Эрлагол, 2023); Актуальные проблемы радиофизики. X Международная научно-практическая конференция (Томск, 2023); Школа-конференция с международным участием по Оптоэлектронике, Фотонике и Наноструктурам «Saint Petersburg OPEN 2024» (Санкт-Петербург, 2024); Всероссийская конференция МТФ 2024 «Материалы и технологии фотоники, электроники и нелинейной оптики» с международным участием (Томск, 2024); XIII Всероссийская конференция с международным участием «Химия твёрдого тела и функциональные материалы 2024» (Санкт-Петербург, 2024).

Публикации по теме диссертации. По теме диссертации опубликовано 20 работ, в том числе 12 статей, включенных в Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук (из них 6 статей в зарубежных научных журналах, входящих в Web of Science; 6 статей в российских научных журналах, переводные версии которых входят в Web of Science); 2 статьи в сборниках материалов

конференций, представленных в изданиях, входящих в Scopus; 6 статей в сборниках материалов международных и всероссийских (в том числе с международным участием) научных и научно-практической конференций.

Благодарности. Выражаю благодарность коллективам Центра исследований и разработок «Перспективные технологии в микроэлектронике» НИ ТГУ и кафедры полупроводниковой электроники радиофизического факультета, а именно:

- кандидату физико-математических наук, доценту кафедры полупроводниковой электроники Калыгиной Вере Михайловне за помощь в рецензировании диссертационной работы и анализе полученных результатов;

- кандидату физико-математических наук, доценту кафедры полупроводниковой электроники Алмаеву Алексею Викторовичу за помощь в получении структурных исследований;

- кандидату физико-математических наук, доценту кафедры полупроводниковой электроники Копьеву Виктору Васильевичу за помощь в проведении экспериментов;

- кандидату физико-математических наук, доценту кафедры полупроводниковой электроники Прудаеву Илье Анатольевичу за помощь в анализе полученных результатов;

- доктору физико-математических наук, профессору, директору Центра Толбанову Олегу Петровичу за поддержку, наставления, советы по подготовке к защите диссертации;

- всему коллективу технологического центра под руководством Зарубина Андрея Николаевича за предоставление оборудования и помощь в изготовлении объекта исследований.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 110 страницах машинописного текста, состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 16 отечественных и 110 иностранных публикаций. Работа иллюстрирована 59 рисунками, содержит 11 таблиц.

1 Детекторы ультрафиолетового излучения на основе оксида галлия

1.1 Свойства полиморфных фаз оксида галлия и структур на их основе

Интерес к исследованию оксида галлия (Ga2O3), а также структур на его основе многократно возрос за последние годы (рисунок 1.1) [1]. Это связано с широким спектром применения данного материала: детекторы ультрафиолетового излучения, газовые сенсоры, силовая электроника, прозрачные электроды и т.д [2-4]. Наиболее перспективным направлением оказывается разработка детекторов ультрафиолетового излучения (УФД) [5, 6]. Поводом этому являются подходящая ширина запрещенной зоны, а также устойчивость к экстремальным внешним условиям [7, 8]. Детекторы УФ излучения на основе оксида галлия могут использоваться в следующих сферах: датчики огня, телекоммуникация, биология и медицина, экология и т.д. [9, 10].

Рисунок 1.1 - Временная зависимость количества опубликованых работ,

связанных с оксидом галлия [1]

Оксид галлия является бинарным полупроводниковым соединением с шириной запрещенной зоны Е% = 4,4-5,3 эВ [11, 12]. Ga2O3 может кристаллизоваться в пяти фазах: а-, Р-, у-, 5-, и е- [13-15]. Каждая фаза обладает

определенной кристаллической структурой и физико-химическими свойствами. Полиморфные соединения оксида галлия отличаются не только пространственными группами, но и координационным числом ионов галлия. Из всех пяти фаз наиболее изученной является в-фаза 0а203, что объясняется ее химической и термической стабильностями [16, 17].

в-0а203 имеет моноклинную структуру с периодами решетки 12,2, 3,0 и 5,8 А по осям а, Ь и с соответственно, угол между осями а и с составляет около 104° [18]. Элементарная ячейка в-0а203 содержит два кристаллографически неэквивалентных атомов галлия: один с тетраэдрической геометрией Ga (I), а другой с октаэдрической геометрией Оа (II) (рисунок 1.2). Кислородные ионы образуют так называемый «нарушенный куб» с плотной упаковкой. Они занимают три кристаллографически различные положения, обозначаемые как О(1), О(П) и О(Ш). Два кислородных атома с тригональной координатной ориентацией, а один - с тетраэдрической.

На основе теоретических расчетов была сформирована структура энергетических зон в-0а203 (рисунок 1.3), из которой следует, что минимум зоны проводимости находится в точке Г зоны Бриллюэна [20]. Валентная зона практически плоская, но в точке М имеется небольшой размытый максимум,

О

Рисунок 1.2 - Вид элементарной ячейки в-0а203 [19]

о

С

который на 0,04 эВ больше энергии валентной зоны в точке Г. Энергия непрямых оптических переходов соответствует 4,84 эВ, а прямых - 4,88 эВ.

Рисунок 1.3 - Расчетная структура энергетических зон в Р-Оа2О3 [20]

Электронная эффективная масса Р-Оа2О3 почти изотропна и составляет 0,27-0,28т0 [20, 21]. Эффективная масса дырок с учетом структуры валентной зоны равна 40т0 при движении вдоль направления Г - Ъ и 0,40т0 при движении вдоль направления Г - А.

а-Оа2Оз - метастабильная гексагональная фаза Ga2Oз, имеет более широкую запрещенную зону, чем Р-Оа2О3, около 5,1-5,3 эВ и структурно аналогична а-А12О3 [22]. Данный полиморф нерастворим в воде, но растворяется в большинстве кислот. Структура а-Оа2О3 может сохраняться до температуры 550 °С, а выше этой температуры происходит фазовое превращение в Р-Оа2О3 [23]. На рисунке 1.4 представлен вид элементарной ячейки а-Оа2О3.

Рисунок 1.4 - Вид элементарной ячейки а-Оа2О3 [23]

Оксид галлия в альфа-фазе является тоже не прямозонным полупроводником. В зонной структуре а-Оа2О3 точка Г всего на 0,05 эВ находится ниже относительно Ь и К зон (рисунок 1.5). Поэтому для прямых переходов требуется квант энергии 5,08 эВ, а для непрямых - 5,03 эВ [24]. Эффективная масса свободных электронов в а-Оа2О3 составляет - 0,276т0.

Рисунок 1.5 - Расчетная структура энергетических зон в а-Оа2О3 [24]

е-Оа2О3 является ферроэлектриком со спонтанной поляризацией, в котором возможно создание двумерного электронного газа [25]. Одним из преимуществ данной фазы является регулируемая ширина запрещенной зоны, которая может

варьироваться в диапазоне - 4,5-4,9 эВ. Варьирование возможно при помощи введения М и Al [26, 27]. Согласно расчетам, s-Ga2O3 является второй по метастабильности среди фаз оксида галлия и начинает менять свой фазовой состав при длительном отжиге и температуре

700-800 °С [28]. s-Ga2O3 относится к гексагональной пространственной группе P63mc, состоящей из 4Н-упаковки слоев кислорода, в которой неупорядоченные атомы Ga занимают октаэдрические и тетраэдрические позиции со стехиометрией 2 : 3 (8 : 12) (рисунок 1.6) [29]. Возможен рост слоев высокого качества s-Ga2O3 на гексагональных и псевдо-гексагональных подложках, что привлекательно с коммерческой точки зрения.

Рисунок 1.6 - Вид элементарной ячейки s-Ga2O3 (зеленые шарики - атомы галлия, краснные - атомы кислорода) [29]

Запрещенная зона полиморфных фаз оксида галлия ранее была тщательно исследована при помощи нестационарной спектроскопии глубоких уровней (НГСУ) [30]. Энергетические уровни в запрещенной зоне Ga2Oз исследовали, как при помощи термического возбуждения (DLTS), так и при помощи оптической генерации (DLOS). Было показано, что в запрещенной зоне (ЗЗ) P-Ga2Oз существует большое количество ловушечных уровней, которые практически

равномерно распределены по энергиям (рисунок 1.7) [30]. Однако, в а-фазе оксида галлия энергетические уровни распределены преимущественно вблизи валентной зоны и зоны проводимости (рисунок 1.8). К основным дефектам, которые образуют энергетические уровни в ЗЗ, относят: непреднамеренное легирование, вакансии галлия и кислорода. Вакансии кислорода образуют глубокие донорные состояния, а вакансии галлия - глубокие акцепторные [31, 32]. Из всех существующих ловушечных уровней в работах выделяют три основных: Е2, Е6 и Е7 с энергиями 0,8 эВ, 2,3 эВ и 3,1 эВ от Ес соответственно [30, 31]. Это обусловлено их высокой концентрацией в слоях Р-Оа2Э3, которая достигает 2,5-1016 см-3.

Рисунок 1.7 - Схема распределения дефектов по энергетическим уровням в

запрещенной зоне Р-Оа2й3 [30]

Рисунок 1.8 - Схема распределения дефектов по энергетическим уровням

в запрещенной зоне а-Оа2Э3 [30]

Считается, что в Ga2O3 существует малое количество свободных дырок. Это обусловлено тем, что дырки захватываются на дефектные состояния, автолокализуются и оказываются в поляронном состоянии. В таком состоянии они обладают низкой подвижностью.

1.2 Электрические и фотоэлектрические характеристики детекторов УФ-

излучения

В настоящее время существует несколько типов детекторов электромагнитного излучения, отличающихся друг от друга не только конструкцией, но и принципами работы. Фотонные приемники разделяют на основных три класса: детекторы на внешнем фотоэффекте; на внутреннем фотоэффекте; на поглощении свободными носителями [33]. К приемникам на внутреннем фотоэффекте относятся такие устройства, в которых возбужденные излучением фотоносители остаются внутри материала чувствительного элемента. Именно такие структуры и будут рассмотрены в данной работе.

К основным параметрам фотодетекторов электромагнитного излучения относят [34-36]:

1. темновой ток /в [А] - ток, измеренный без внешнего воздействия излучения на структуру;

2. ^ [А] - ток, созданный неравновесными носителями заряда при воздействии квантов излучения соответствующего номинала;

3. Фоточувствительность РВСЯ [отн. ед.] - отношение фототока к темновому току;

4. токовая монохроматическая чувствительность [А/Вт] - значение фототока, который создается на определенной длине волны с падающей

мощностью излучения 1 Вт. Характеристика рассчитывается по формуле:

5 = (11)

1 р ;

5. квантовая эффективность п [отн. ед.] - отношение числа фотогенерированных электронов к числу падающих фотонов, рассчитывается согласно выражению:

Не (12)

Ц = —.

вЛ ;

6. удельная обнаружительная способность О* [смГц0,5Вт-1] -характеризует возможность использования фотоприемника для обнаружения предельно малых сигналов (выделить полезный сигнал на фоне шума) и вычисляется по формуле:

Б = Б1

V

А (13)

2в1в

7. время отклика [с] - интервал времени, когда фототок достигает 90% от максимального своего значения

8. время восстановления td [с] - интервал времени, когда фототок снижается на 90% от максимального своего значения.

В формулах (1.1-1.3) следующие обозначения [4, 28]: /х - ток, измеренный при освещении длиной волны X,

Р - полная падающая мощность излучения на активную область детектора,

И - постоянная Планка,

с - скорость света,

е - заряд электрона,

X - длина волны излучения,

А - площадь активной области детектора.

1.3 Детекторы УФ излучения на основе планарных структур

металл/Ся20э/металл

В работе А. Алмаева и его команды исследованы детекторы со встречно-штыревыми электродами на основе пленки а^а20, выращенной методом ИУРБ (хлорид-гидридная газофазная эпитаксия) на сапфировых подложках с

ориентацией (0001). Расстояние между Ti/Ni контактами составляло d = 30 и 50 мкм [37]. Детекторы являлись солнечно-слепыми с максимальным значением отклика на длине волны X = 235 нм (рисунок 1.9а).

а) б)

Рисунок 1.9 - Спектральная зависимость токовой монохроматической чувствительности (а) и временная зависимость полного тока (б) структур на основе пленок а-Оа2О3 при и = 10 В, й = 30 мкм и 50 мкм [37]

При напряжении 10 В: токовая монохроматическая чувствительность составляла 7,19 • 104 А/Вт, удельная обнаружительная способность -1,12 • 1018 смГц0,5Вт-1, квантовая эффективность - 3,79 • 105 отн. ед. Авторы объясняют чувствительность структур к ультрафиолетовому излучению за счет межзонных переходов носителей заряда. Гигантская чувствительность структур сопровождается низким быстродействием (рисунок 1.9б). Передний и задний фронты фототока асимметричны. Времена отклика Ь составляют 1190 с и 1380 с для детекторов с межэлектродным расстоянием 30 мкм и 50 мкм соответственно. Времена восстановления не превышают 72 с для

й = 30 мкм и 24 с для й = 50 мкм.

Высокие значения фотоэлектрических характеристик авторы связывают с эффектом внутреннего усиления в фоторезисторах за счет наличия дефектов. Они предполагают, что в пленке оксида галлия существуют самозахваченные дырки, которые значительно увеличивают время жизни электронов. Повышение токовой

монохроматической чувствительности более чем на один порядок в структурах с й = 30 мкм относительно структур с й = 50 мкм авторы объясняют уменьшением времени пролета носителей заряда между электродами, а, следовательно, увеличением количества проходящих электронов за время жизни одной дырки. Стоит отметить, что при сравнении структур с й = 50 и 30 мкм межэлектродное расстояние снизилось в 1,67 раза (50 мкм/30 мкм), что должно привести к росту напряженности электрического поля во столько же раз при равном смещении. Следовательно, примерно во столько же раз должна увеличиться и токовая монохроматическая чувствительность. Однако согласно данным рисунка 1.9а, различие максимальных значений токовой монохроматической чувствительности двух образцов превышает два порядка.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Цымбалов Александр Вячеславович, 2025 год

Список литературы

1. Ion implantation in ß-Ga2Ü3: Physics and technology / A. Nikolskaya [et. al.] // Journal of Vacuum Science & Technology A. - 2021. - Vol. 39, № 3. - Article number 030802. - 53 p. - URL: https://pubs.aip.org/avs/jva/article-abstract/39/3/030802/1079667/Ion-implantation-in-Ga2Ü3-Physics-and-technology (access date: 27.05.2024).

2. Gallium Oxide for Gas Sensor Applications: A Comprehensive Review / J. Zhu [et. al.] // Materials. - 2022. - Vol. 15, № 20. - Article number 7339. - 36 p. -URL: https://www.mdpi.com/1996-1944/15/20/7339 (access date: 27.05.2024).

3. Higashiwaki M. Gallium Oxide: Materials Properties, Crystal Growth, and Devices / M. Higashiwaki, S. Fujita. - Springer, 2020. - 786 p. - URL: https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-030-37153-1 (access date: 27.05.2024).

4. Pearton S. Gallium Oxide: Technology, Devices and Applications / S. Pearton, F. Ren, M. Mastro. - Elsevier, 2018. - 507 p. - URL: https://shop.elsevier.com/books/gallium-oxide/pearton/978-0-12-814521-0 (access date: 27.05.2024).

5. Improvement of Schottky Contacts of Gallium Oxide (Ga2O3) Nanowires for UV Applications / A. Badriyah [et. al.] // Sensors. - 2022. - Vol. 22, № 5. - Article number 2048. - 10 p. - URL: https://www.mdpi.com/1424-8220/22/5/2048 (access date: 27.05.2024).

6. A self-powered ß-Ga2O3/CsCu2I3 heterojunction photodiode responding to deep ultraviolet irradiation / A. Gao [et. al.] // Current Applied Physics. - 2022. - Vol. 33. - P. 20-26.

7. High-Performance Harsh-Environment-Resistant GaOX Solar-Blind Photodetectors via Defect and Doping Engineering / X. Hou [et. al.] // Advanced Materials. - 2022. - Vol. 34, № 1. - Article number 2106923. - 11 p. - URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ adma.202106923 (access date: 27.05.2024).

8. Thermal stability of s-Ga2Ü3 polymorph, Acta Materialia / R. Fornari [et. al.] // Acta Materialia. - 2017. - Vol. 140. - P. 411-416.

9. Unleashing the potential of gallium oxide: A paradigm shift in optoelectronic applications for image sensing and neuromorphic computing applications / N. H. Al-Hardan [et. al.] // Materials Today Physics. - 2023. - Vol. 38. - Article number 101279. - 11 p. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2542529323003152 (access date: 27.05.2024).

10. Self-Powered p-NiÜ/n-Ga2Ü3 Heterojunction Solar-Blind Photodetector With Record Detectivity and Open Circuit Voltage / M. Ding [et. al.] // IEEE Electron Device Letters. - 2023. - Vol. 44, № 2. - P. 277-280.

11. Research progress of solar-blind UV photodetectors based on amorphous gallium oxide / X. Yan [et. al.] // Opto-Electron Eng. - 2023. - Vol. 50, № 6. - Article number 230005. - 21 p. - URL: https://www.oejournal.org/article/doi/10.12086/oee.2023.230005 (access date: 27.05.2024).

12. s-Ga2Ü3 thin films grown by metal-organic chemical vapor deposition and its application as solar-blind photodetectors / Z. Fei [et. al.] // Journal of Alloys and Compounds. - 2022. - Vol. 925. - Article number 166632. - 7 p. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925838822030237 (access date: 27.05.2024).

13. Growth and Field Emission Properties of Cactus-like Gallium Oxide Nanostructures / C. Cao [et. al.] // Journal of Physical Chemistry C. - 2008. - Vol. 112, № 1. - P. 95-98.

14. Lattice thermal conductivity of ß-, a- and k- Ga2Ü3: a first-principles computational study / J. Yang [et. al.] // Applied Physics Express. - 2024. - Vol. 17, № 1. - Article number 011001. - 6 p. - URL: https://www.researchgate.net/publication/375574306_Lattice_thermal_con uctivity_of_b-_a-_and_k-_Ga_2_O_3_a_first-principles_computational_

study (access date: 27.05.2024).

15. Akazawa H. Formation of various phases of gallium oxide films depending on substrate planes and deposition gases / H. Akazawa // Vacuum. - 2016. - Vol. 123. -P. 8-16.

16. Roy R. Polymorphism of Ga2Û3 and the System Ga2O3-H2O / R. Roy, V. G. Hill, E. F. Osborn // Journal of the American Chemical Society. - 1952. - Vol. 74, № 3. - P. 719-722.

17. Kaur D. A Strategic Review on Gallium Oxide Based Deep-Ultraviolet Photodetectors: Recent Progress and Future Prospects / D. Kaur, M. Kumar // Advanced Optical Materials. - 2021. - Vol. 9, № 9. - Article number 2002160. - 34 p. - URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adom.202002160 (access date: 27.05.2024).

18. Geller S. Crystal Structure of p-Ga2O3 / S. Geller // The Journal of Chemical Physics. - 1960. - Vol. 33, № 3. - P. 676-684.

19. Higashiwaki M. p-Ga2O3 material properties, growth technologies, and devices: a review / M. Higashiwaki // AAPPS Bulletin. - 2022. - Vol. 32. - Article number 3. - 14 p. - URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s43673-021-00033-0 (access date: 27.05.2024).

20. Peelaers H. Brillouin zone and band structure of P-Ga2O3/ H. Peelaers, V. Walle // Physica Status Solidi (b). - 2015. - Vol. 252. - P. 828-832.

21. The electronic structure of P-Ga2O3 / M. Mohamed [et. al.] // Applied Physics Letters. - 2010. - Vol. 97, № 21. - Article number 211903. - 5 p. - URL: https: //www.researchgate.net/publication/241620613_The_electronic_structure_of_b -Ga2O3 (access date: 27.05.2024).

22. Low temperature growth and optical properties of a-Ga2O3 deposited on sapphire by plasma enhanced atomic layer deposition / J.W. Roberts [et. al.] // Journal of Crystal Growth. - 2019. - Vol. 528. - Article number 125254. - 7 p. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022024819304695 (access date: 27.05.2024).

23. Jamwal N. S. Gallium Oxide Nanostructures: A Review of Synthesis, Properties and Applications / N. S. Jamwal, A. Kiani // Nanomaterials. - 2022. - Vol.

12. - Article number 2061. - 31 p. - URL: https://www.mdpi.com/2079-4991/12/12/2061 (access date: 27.05.2024).

24. First-principles study of the structural, electronic, and optical properties of Ga2Û3 in its monoclinic and hexagonal phases / H. He [et. al.] // Physical Review B. -2006. - Vol. 74. - Article number 195123. - 8 p. - URL: https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.74.195123 (access date: 01.06.2024).

25. Microstructures and rotational domains in orthorhombic s-Ga2O3 thin films / N. Nishinaka [et. al.] // Japanese Journal of Applied Physics. - 2018. - Vol. 57. -Article number 115601. - 7 p. - URL: https://iopscience.iop.org/article/10.7567/JJAP.57.115601/meta (access date: 01.06.2024).

26. Heteroepitaxial growth of s-(AlxGa1-x)2O3 alloy films on c-plane AlN templates by mist chemical vapor deposition / D. Tahara [et. al.] // Applied Physics Letters. - 2018. - Vol. 112, № 15. - Article number 152102. - 6 p. - URL: https: //pubs.aip .org/aip/apl/articleabstract/112/15/152102/35626/Heteroepitaxial -growth-of-AlxGa1-x-2O3-alloy-films (access date: 01.06.2024).

27. Incorporation of indium into s-gallium oxide epitaxial thin films grown via mist chemical vapour deposition for bandgap engineering / H. Nishinaka [et. al.] // CrystEngComm. - 2018. - Vol. 20. - P. 1882-1888.

28. The real structure of s-Ga2O3 and its relation to K-phase / I. Cora [et. al.] // CrystEngComm. - 2017. - Vol. 19. - P. 1509-1516.

29. Crystal Structure and Ferroelectric Properties of s-Ga2O3 Films Grown on (0001)-Sapphire / F. Mezzadri [et. al.] // Inorganic Chemistry. - 2016. - Vol. 55, № 22. - P. 12079-12084.

30. Deep-level defects in gallium oxide / Z. Wang [et. al.] // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2021. - Vol. 44. - Article number 043002. - 32 p. - URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6463/abbeb1 (access date: 01.06.2024).

31. Effects of oxygen vacancies on the structural and optical properties of ß-Ga2Ü3 / L. Dong [et. al.] // Scientific Reports. - 2017. - Vol. 7. - Article number 40160.

- 12 p. - URL: https://www.nature.com/articles/srep40160 (access date: 01.06.2024).

32. Ultrafast dynamics of gallium vacancy charge states in ß-Ga2Ü3 / A. Singh [et. al.] // Physical Review Research. - 2021. - Vol. 3. - Article number 023154. - 8 p.

- URL: https://journals.aps.org/prresearch/abstract/10.1103/ PhysRevResearch.3.0231 54 (access date: 01.06.2024).

33. Физические основы полупроводниковой фотоэлектроники / А. В. Войцеховский [и др.]. - Томск: Изд-во Том. гос. ун-та, 2013. - 560 с.

34. Гермогенов В. П. Материалы, структуры и приборы полупроводниковой оптоэлектроники / В. П. Гермогенов. - Томск: Изд-во Том. гос. ун-та, 2015. - 272 с.

35. Review of deep ultraviolet photodetector based on gallium oxide / Y. Qin [et. al.] // Chinese Physics B. - 2019. - Vol. 28. - Article number 018501. - 18 p. - URL: https:// iopscience.iop.org/article/10.1088/1674-1056/28/1/018501 (access date: 01.06.2024).

36. Review of gallium-oxide-based solar-blind ultraviolet photodetectors / X. Chen [et. al.] // Photonics Research. - 2019. - Vol. 7, № 4. - P. 381-425.

37. Solar-Blind Ultraviolet Detectors Based on High-Quality HVPE a-Ga2O3 Films With Giant Responsivity / A. Alamev [et. al.] // IEEE Sensors Journal. - 2023. -Vol. 23, № 17. - P. 19245-19255.

38. Ultrahigh-Responsivity, Rapid-Recovery, Solar-Blind Photodetector Based on Highly Nonstoichiometric Amorphous Gallium Oxide / L. Qian [et. al.] // ACS Photonics. - 2017. - Vol. 4, № 9. - P. 2203-2211.

39. High-performance ß-Ga2Ü3-based solar-blind photodetector with ultralow dark current and fast photoresponse for deep-ultraviolet communication / S. Zhou [et. al.] // Optical Materials Express. - 2022. - Vol. 12. - P. 327-337.

40. High-performance photodetector based on sol-gel epitaxially grown a/ß Ga2O3 thin films / M. Yu [et. al.] // Materials Today Communications. - 2020. - Vol. 25. - Article number 101532. - 8 p. - URL:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352492820325435 (access date: 01.06.2024).

41. Patterned growth of P-Ga2O3 thin films for solar-blind deep-ultraviolet photodetectors array and optical imaging application / C. Xie [et. al.] // Journal of Materials Science & Technology. - 2021. - Vol. 72. - P. 189-196.

42. Kumar N. High performance, flexible and room temperature grown amorphous Ga2O3 solar-blind photodetector with amorphous Indium-Zinc-Oxide transparent conducting electrodes / N. Kumar, K. Arora, M. Kumar // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2019. - Vol. 52. - Article number 335103. - 10 p. - URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6463/ab236f (access date: 01.06.2024).

43. Investigation of Ga2O3-Based Deep Ultraviolet Photodetectors Using Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition System / S. Chu [et. al.] // Sensors. - 2020. - Vol. 20. - Article number 6159. - 10 p. - URL: https://www.researchgate.net/publication/346557941_Investigation_of_Ga2O3-Based_Deep_Ultraviolet_Photodetectors_Using_PlasmaEnhanced_Atomic_Layer_Dep osition_System (access date: 01.06.2024).

44. He M. A Highly Transparent P-Ga2O3 Thin Film-Based Photodetector for Solar-Blind Imaging / M. He, Q. Zeng, L. Ye // Crystals. - 2023. - Vol. 13, № 10. -Article number 1434. - 10 p. - URL: https://www.mdpi.com/2073-4352/13/10/1434 (access date: 01.06.2024).

45. Graphene interdigital electrodes for improving sensitivity in Ga2O3:Zn deep-ultraviolet photoconductive detector / Y. Li [et. al.] // ACS Applied Materials & Interfaces. - 2019. - Vol. 11, № 1. - P. 1013-1020.

46. Fully Transparent Amorphous Ga2O3-Based Solar-Blind Ultraviolet Photodetector with Graphitic Carbon Electrodes / M. He, Q. Zeng, L. Ye // Crystals. -2022. - Vol. 12, № 10. - Article number 1427. - 9 p. - URL: https://www.mdpi.com/2073-4352/12/10/1427 (access date: 01.06.2024).

47. A High-Performance s-Ga2O3-Based Deep-Ultraviolet Photodetector Array for Solar-Blind Imaging / S. Zhou [et. al.] // Materials. - 2023. - Vol. 16, № 1. - Article

number 295. - 10 p. - URL: https://www.ncbi. nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9822404 (access date: 01.06.2024).

48. High gain Ga2O3 solar-blind photodetectors realized via a carrier multiplication process / G. C. Hu [et. al.] // Optics Express. - 2015. - Vol. 23, № 10. -P. 13554-13561.

49. Surface modification of ß-Ga2O3 layer using pt nanoparticles for improved deep UV photodetector performance / J. Yu [et. al.] // Journal of Alloys and Compounds. - 2021. - Vol. 872. - Article number 159508. - 9 p. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925838821009178 (access date: 01.06.2024).

50. Transport Mechanism of Enhanced Performance in an Amorphous/Monoclinic Mixed-Phase Ga2O3 Solar-Blind Deep Ultraviolet Photodetector / H. Liu [et. al.] // Crystals. - 2021. - Vol. 11, № 9. - Article number 1111. - 16 p. - URL: https://www.mdpi.com/2073-4352/11/9/1111 (access date: 01.06.2024).

51. Role of self-trapped holes in the photoconductive gain of ß-gallium oxide Schottky diodes / A. M. Armstrong [et. al.] // Journal of Applied Physics. - 2016. - Vol. 119, № 10. - Article number 103102. - 7 p. - URL: https://pubs.aip.org/aip/jap/article/119/10/103102/141130/Role-of-self-trapped-holes-in-the-photoconductive (access date: 01.06.2024).

52. A high-performance ultraviolet solar-blind photodetector based on a ß-Ga2O3 Schottky photodiode/ Z. Liu [et. al.] // Journal of Materials Chemistry C. - 2019. - Vol. 7. - P. 13920-13929.

53. Self-powered solar-blind a-Ga2O3 thin-film UV-C photodiode grown by halide vapor-phase epitaxy / J. Bae [et. al.] // APL Materials. - 2021. - Vol. 9, № 10. -Article number 101108. - 8 p. - URL: https://pubs.aip.org/aip/apm/article/9/10/101108/123072/Self-powered-solar-blind-Ga2O3-thin-film-UV-C (access date: 01.06.2024).

54. Ultrahigh Photoresponsivity of W/Graphene/ß-Ga2O3 Schottky Barrier Deep Ultraviolet Photodiodes / Z. Liu [et. al.] // ACS Nano. - 2024. - Vol. 18, № 8.

- P. 6558-6569.

55. Ga2O3 Schottky Avalanche Solar-Blind Photodiode with High Responsivity and Photo-to-Dark Current Ratio / S. Yan [et. al.] // Advanced Electronic Material. -2023. - Vol. 9, № 11. - Article number 2300297. - 6 p. - URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aelm.202300297 (access date: 01.06.2024).

56. Fast Speed Ga2O3 Solar-Blind Schottky Photodiodes With Large Sensitive Area / Y. Xu [et. al.] // IEEE Electron Device Letters. - 2020. - Vol. 41, № 7. - P. 9971000.

57. High-Performance e-Ga2O3 Solar-Blind Photodetectors Grown by MOCVD with Post-Thermal Annealing / Z. Fei [et. al.] // Coatings. - 2023. - Vol. 13, № 12. -Article number 1987. - 12 p. - URL: https://www.mdpi.com/2079-6412/13/12/1987 (access date: 01.06.2024).

58. Ultrahigh-performance planar ß-Ga2O3 solar-blind Schottky photodiode detectors / Z. Liu [et. al.] // Science China Technological Sciences. - 2021. - Vol. 65. -P. 59-64.

59. Ti3C2/e-Ga2O3 Schottky Self-powered Solar-blind Photodetector with Robust Responsivity / Z. Yan [et. al.] // IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. - 2022. - Vol. 28, № 2. - P. 1-8.

60. Self-powered Pt/a-Ga2O3/ITO vertical Schottky junction solar-blind photodetector with excellent detection performance / L. Ye [et. al.] // Optics Express. -2023. - Vol. 31. - P. 28200-28211.

61. Vertical Solar-Blind Deep-Ultraviolet Schottky Photodetectors Based on ß-Ga2O3 Substrates / T. Oshima [et. al.] // Applied Physics Express. - 2008. - Vol. 1, № 1.

- Article number 011202. - 4 p. - URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1143/APEX.1.011202 (access date: 01.06.2024).

62. Balancing the Transmittance and Carrier-Collection Ability of Ag Nanowire Networks for High-Performance Self-Powered Ga2O3 Schottky Photodiode / P. Tan [et. al.] // Advanced Optical Materials. - 2021. - Vol. 9, № 15. - Article number 2100173.

- 10 p. - URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202100173 (access date: 01.06.2024).

63. Vertical solar blind Schottky photodiode based on homoepitaxial Ga2O3 thin film / F. Alema [et. al.] // Oxide-based Materials and Devices VIII. - 2017. - Article number 101051M. - 8 p. - URL: https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-ofspie/10105/101051M/Vertical-solar-blind-Schottky-photodiode-based-on-homoepitaxial-Ga2O3-thin/10.1117/12.2260824.short (access date: 01.06.2024).

64. Ga2O3/AlGaN/GaN Heterostructure Ultraviolet Three-Band Photodetector / Z. D. Huang [et. al.] // IEEE Sensors Journal. - 2013. - Vol. 13, № 9. - P. 3462-3467.

65. Ga2O3/GaN-Based Metal-Semiconductor-Metal Photodetectors Covered With Au Nanoparticles / Z. D. Huang [et. al.] // IEEE Photonics Technology Letters. -2013. - Vol. 25, № 18. - P. 1809-1811.

66. Deep ultraviolet photodiodes based on the ß-Ga2O3/GaN heterojunction / S. Nakagomi [et. al.] // Sensors and Actuators A: Physical. - 2015. - Vol. 232. - P. 208-213.

67. Construction of GaN/Ga2O3 p-n junction for an extremely high responsivity self-powered UV photodetector / P. Li [et. al.] // Journal of Materials Chemistry C. -2017. - Vol. 5. - P. 10562-10570.

68. High-performance self-powered ultraviolet photodetector based on Ga2O3/GaN heterostructure for optical imaging / S. Feng [et. al.] // Journal of Alloys and Compounds. - 2023. - Vol. 945. - Article number 169274. - 17 p. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925838823005777 (access date: 01.06.2024).

69. Ding W. High performance solar-blind UV detector based on ß-Ga2O3/GaN nanowires heterojunction / W. Ding, X. Meng // Journal of Alloys and Compounds. -2021. - Vol. 866. - Article number 157564. - 18 p. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925838820339281 (access date: 01.06.2024).

70. Micro-Nanoarchitectonics of Ga2O3/GaN Core-Shell Rod Arrays for HighPerformance Broadband Ultraviolet Photodetection / R. Tang [et. al.] // Crystals. -

2023. - Vol. 13, № 2. - Article number 366. - 12 p. - URL: https://www.mdpi.com/2073-4352/13/2/366 (access date: 01.06.2024).

71. ß-Ga2Ü3/p-Type 4H-SiC Heterojunction Diodes and Applications to Deep-UV Photodiodes / S. Nakagomi [et. al.] // Physica Status Solidi (A). - 2019. - Vol. 216, № 5. - Article number 1700796. - 8 p. - URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pssa.201700796 (access date: 01.06.2024).

72. Self-powered photodetectors based on ß-Ga2Ü3/4H-SiC heterojunction with ultrahigh current on/off ratio and fast response / J. Yu [et. al.] // Journal of Alloys and Compounds. - 2020. - Vol. 821. - Article number 153532. - 8 p. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925838819347784 (access date: 01.06.2024).

73. Solar-Blind Photodetector with High Avalanche Gains and Bias-Tunable Detecting Functionality Based on Metastable Phase a-Ga2Ü3/ZnÜ Isotype Heterostructures / X. Chen [et. al.] // ACS Applied Materials & Interfaces. - 2017. -Vol. 9, № 42. - P. 36997-37005.

74. An Ultrahigh Responsivity (9.7 mA W-1) Self-Powered Solar-Blind Photodetector Based on Individual ZnÜ-Ga2Ü3 Heterostructures / B. Zhao [et. al.] // Advanced Functional Materials. - 2017. - Vol. 27, № 17. - Article number 1700264. -8 p. - URL :https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201700264 (access date: 01.06.2024).

75. Fabrication of ß-Ga2Ü3/ZnÜ heterojunction for solar-blind deep ultraviolet photodetection / D. Y. Guo [et. al.] // Semiconductor Science and Technology. - 2017. - Vol. 32. - Article number 03LT01. - 11 p. - URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6641/aa59b0 (access date: 01.06.2024).

76. A self-powered deep-ultraviolet photodetector based on an epitaxial Ga2Ü3/Ga:ZnÜ heterojunction / Z. Wu [et. al.] // Journal of Materials Chemistry C. -2017. - Vol. 5. - P. 8688-8693.

77. Deep ultraviolet photodetectors based on p-Si/i-SiC/n-Ga2Ü3 heterojunction by inserting thin SiC barrier layer / Y. An [et. al.] // Applied Physics A. - 2016. - Vol.

122. - Article number 1036. - 5 p. - URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s00339-016-0576-8 (access date: 01.06.2024).

78. ß-Ga2Ü3/p-Si heterojunction solar-blind ultraviolet photodetector with enhanced photoelectric responsivity / X. C. Guo [et. al.] // Journal of Alloys and Compounds. - 2016. - Vol. 660. - P. 136-140.

79. Performance Improvement of Amorphous Ga2Ü3/P-Si Deep Ultraviolet Photodetector by Üxygen Plasma Treatment / J. Cao [et. al.] // Crystals. - 2021. - Vol. 11, № 10. - Article number 1248. - 11 p. - URL: https://www.mdpi.com/2073-4352/11/10/1248 (access date: 01.06.2024).

80. Graphene-ß-Ga2Ü3 Heterojunction for Highly Sensitive Deep UV Photodetector Application / W. Kong [et. al.] // Advanced Materials. - 2016. - Vol. 28, № 48. - P. 10725-10731.

81. High-Performance Graphene/ß-Ga2Ü3 Heterojunction Deep-Ultraviolet Photodetector with Hot-Electron Excited Carrier Multiplication / R. Lin [et. al.] // ACS Applied Materials & Interfaces. - 2018. - Vol. 10, № 26. - P. 22419-22426.

82. Self-powered diamond/ß-Ga2Ü3 photodetectors for solar-blind imaging / Y. Chen [et. al.] // Journal of Materials Chemistry C. - 2018. - Vol. 6. - P. 5727-5732.

83. Solar blind avalanche photodetector based on the cation exchange growth of ß-Ga2Ü3/SnÜ2 bilayer heterostructure thin film / W. E. Mahmoud [et. al.] // Solar Energy Materials and Solar Cells. - 2016. - Vol. 152. - P. 65-72.

84. Solar-blind avalanche photodetector based on epitaxial Ga2Ü3/La08Cao.2MnÜ3 pn heterojunction with ultrahigh gain / N. Li [et. al.] // Chinese Üptics Letters. - 2023. -Vol. 21. - Article number 051604. - 6 p. - URL: https://opg.optica.org/col/abstract.cfm?uri=col-21-5-051604 (access date: 03.06.2024).

85. Ultrawide-bandgap (6.14 eV) (AlGa)2Ü3/Ga2Ü3 heterostructure designed by lattice matching strategy for highly sensitive vacuum ultraviolet photodetection / Y. Li [et. al.] // Science China Materials. - 2021. - Vol. 64. - P. 3027-3036.

86. A self-powered ultraviolet photodetector based on a Ga2Ü3/Bi2WÜ6 heterojunction with low noise and stable photoresponse / L. Yang [et. al.] // Chinese

Physics B. - 2023. - Vol. 32. - Article number 047301. - 9 p. - URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1674-1056/ac7865 (access date: 03.06.2024).

87. A general strategy to ultrasensitive Ga2O3 based self-powered solar-blind photodetectors / C. Wu [et. al.] // Materials Today Physics. - 2022. - Vol. 23. - Article number 100643. - 7 p. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2542529322000414 (access date: 03.06.2024).

88. Enhancing the UV Response of All-Inorganic Perovskite Photodetectors by Introducing the Mist-CVD-Grown Gallium Oxide Layer / Z. Zhang [et. al.] // Applied Sciences. - 2023. - Vol. 13, № 2. - Article number 1112. - 10 p. - URL: https://www.mdpi.com/2076-3417/13/2/1112 (access date: 03.06.2024).

89. Photovoltaic and flexible deep ultraviolet wavelength detector based on novel P-Ga2O3/muscovite heteroepitaxy / R. Tak [et. al.] // Scientific Reports. - 2020. -Vol. 10, № 1. - Article number 16098. - 10 p. - URL: https://www.nature.com/articles/s41598-020-73112-1 (access date: 03.06.2024).

90. High-sensitive, self-powered deep UV photodetector based on p-CuSCN/n-Ga2O3 thin film heterojunction / B. Sun [et. al.] // Optics Communications. - 2022. -Vol. 504. - Article number 127483. - 6 p. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S003040182100732X (access date: 03.06.2024).

91. High-Performance Deep Ultraviolet Photodetector Based on NiO/p-Ga2O3 Heterojunction / M. Jia [et. al.] // Nanoscale Research Letters. - 2020. - Vol. 15. -Article number 47. - 6 p. - URL: https://link.springer.com/article/10.1186/s11671-020-3271-9 (access date: 03.06.2024).

92. Electronic properties and photo-gain of UV-C photodetectors based on high-resistivity orthorhombic K-Ga2O3 epilayers / C. Borelli [et. al.] // Materials Science and Engineering: B. - 2022. - Vol. 286. - Article number 116056. - 9 p. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0921510722004445 (access date: 03.06.2024).

93. Influence of White Light on the Photoelectric Characteristics of UV Detectors Based on ß-Ga2O3 / V.M Kalygina [et. al.] // IEEE Sensors Journal. - 2023. -Vol. 23, № 14. - P. 15530-15536.

94. Structure and properties of gallium-oxide films produced by high-frequency magnetron-assisted deposition / V.M Kalygina [et. al.] // Semiconductors. - 2019. -Vol. 53, № 3. - P. 388-394.

95. Effect of Traps on the UV Sensitivity of Gallium Oxide-Based Structures / V.M. Kalygina [et. al.] // Crystals. - 2024. - Vol. 14, № 3. - Article number 268. - 14 p. - URL: https://www.mdpi.com/2073-4352/14/3/268 (access date: 03.06.2024).

96. Цымбалов А. В. Солнечно-слепые детекторы УФ-диапазона: магистерская диссертация по направлению подготовки: 03.04.03 - Радиофизика / Цымбалов Александр Вячеславович. - Томск: [б.и.]. - 2021. - 66 с. - URL: https://vital.lib.tsu.ru/vital/access/manager/Repository/vital: 14807 (дата обращения: 01.09.2024).

97. Investigation of the persistence conductivity and photoelectric characteristics in detectors with interdigital electrodes based on ß-Ga2O3 / V. M. Kalygina [et. al.] // Physica Status Solidi B. - 2022. - Vol. 259, № 2. - Article number 2100341. - 6 p. -URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pssb.202100341 (access date: 03.06.2024).

98. Гаман В. И. Физика полупроводниковых приборов / В. И. Гаман. -Томск: НТЛ, 2000. - 426 с.

99. Progress of Ultra-Wide Bandgap Ga2O3 Semiconductor Materials in Power MOSFETs / H. Zhang [et. al.] // Transactions on Power Electronics. - 2020. - Vol. 35, № 5. - P. 5157-5179.

100. Free carrier-induced optical nonlinearities in ß-Ga2O3 single crystals at 355 nm / Y. Sun [et. al.] // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2021. - Vol. 54. -Article number 495105. - 7 p. - URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6463/ac24c6 (access date: 03.06.2024).

101. Шалимова К. В. Физика полупроводников / К. В. Шалимова. - СПб: Лань, 2010. - 400 с.

102. Influence of the Design of UV Radiation Detectors on Photoelectrical Characteristics / A. V. Tsymbalov [et. al.] // Proceedings of the 2023 IEEE 24 International Conference of Young Professionals in Electron Devices and Materials (EDM). Danvers: IEEE. - 2023. - P. 880-883.

103. Chien C. A Review on Conduction Mechanisms in Dielectric Films / C. Chien // Advances in Materials Science and Engineering. - 2014. - Vol. - 2014. Article number 578168. - 18 p. - URL: https://www.hindawi.com/journals/amse/2014/578168/ (access date: 03.06.2024).

104. Ламперт М. Инжекционные токи в твердых телах / М. Ламперт, П. Марк. - Москва: Мир, 1973. - 413 с.

105. A Photoconductor Intrinsically Has No Gain / Y. Dan [et. al.] // ACS Photonics. - 2018. - Vol. 5, № 10. - P. 4111-4116.

106. On the nature of majority and minority traps in p-Ga2O3: A review / M. Labed [et. al.] // Materials Today Physics. - 2023. - Vol. 36. - Article number 101155. - 14 p. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/ article/abs/pii/S2542529323001918 (access date: 03.06.2024).

107. Влияние ультрафиолетового излучения и электрического поля на проводимость структур на основе а- и s-Ga2O3 / В.М. Калыгина [и др.] // Физика и техника полупроводников. - 2020. - Т. 54, № 10. - С. 1035-1040.

108. Свойства резистивных структур на основе полиморфных фаз оксида галлия / В.М. Калыгина [и др.] // Письма в Журнал технической физики. - 2020. -Т. 46, № 17. - С. 33-36.

109. Deep-Level Traps Responsible for Persistent Photocurrent in Pulsed-Laser-Deposited p-Ga2O3 Thin Films / B. R. Tak [et. al.] // Crystals. - 2021. - Vol. 11, № 9. -Article number 1046. - 8 p. - URL: https://www.mdpi.com/2073-4352/11/9/1046 (access date: 03.06.2024).

110. Zero-Power-Consumption Solar-Blind Photodetector Based on p-Ga2O3/NSTO Heterojunction / D. Guo [et. al.] // ACS Applied Materials & Interfaces. -2017. - Vol. 9. - P. 1619-1628.

111. Light-driven permanent transition from insulator to conductor / D. Rana [et. al.] // Physical Review B. - 2021. - Vol. 104. - Article number 245208. - 10 p. - URL: https://journals.aps.org/prb/references/10.! 103/PhysRevB. 104.245208 (access date: 03.06.2024).

112. Efficient Assembly of Bridged P-Ga2O3 Nanowires for Solar-Blind Photodetection / Y. Li [et. al.] // Advanced Functional Materials. - 2010. - Vol. 20. -P. 3972-3978.

113. Влияние электродов на параметры солнечно-слепых детекторов УФ излучения / В.М. Калыгина [и др.] // Физика и техника полупроводников. - 2021. -Т. 55, № 3. - С. 264-268.

114. Цымбалов А. В. Солнечно-слепые детекторы УФ-диапазона / А. В. Цымбалов, В. М. Калыгина //Физика твердого тела: сборник материалов XVII Российской научной студенческой конференции. Томск, 18 мая 2020 г. - Томск: Изд-во НТЛ, 2020. - С. 173-175.

115. p-Ga2O3-Based Heterostructures and Heterojunctions for Power Electronics: A Review of the Recent Advances / D. H. Mudiyanselage [et. al.] // Electronics. - 2024. - Vol. 13, № 7. - Article number 1234. - URL: https://www.mdpi.com/2079-9292/13/7/1234 (access date: 27.05.2024).

116. High responsivity and flexible deep-UV phototransistor based on Ta-doped P-Ga2O3 / X. Li [et. al.] // npj Flexible Electronics. - 2022. - Vol. 6. - Article number 47. - URL: https://www.nature.com/articles/s41528-022-00179-3 (access date: 27.05.2024).

117. Зи С. Физика полупроводниковых приборов / С. Зи. - М: Мир, 1984. -

456 с.

118. Влияние материала подложки на свойства пленок оксида галлия и структур на его основе / В.М. Калыгина [и др.] // Физика и техника полупроводников. - 2019. - Т. 53, № 4. - С. 468-473

119. Tak B. R. Ultra-Low Noise and Self-Powered p-Ga2O3 Deep Ultraviolet Photodetector Array with Large Linear Dynamic Range / B. R. Tak, R. Singh // ACS

Applied Electronic Materials. - 2021. - Vol. 3, № 5. - P. 2145-2151.

120. Фотодиоды на основе структур Ga2O3/N-GaAs, способные работать в автономном режиме / В.М. Калыгина [и др.] // Физика и техника полупроводников. - 2022. - Т. 56, № 9. - С. 928-932.

121. Kalygina V. M. Self-powered Photodetectors based on the Ga2O3/n-GaAs / V.M. Kalygina [et al] // Proceedings of 8th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects: EFRE-2022 Congress Proceedings. Tomsk, 02-08 October, 2022. - Tomsk: TPU Publishing House, 2022. - P. 1282-1288.

122. Влияние термического отжига на свойства гетероструктур Ga2O3/GaAs:Cr / В.М. Калыгина [и др.] // Журнал технической физики. - 2023. - Т. 93, № 11. - С. 1631-1636.

123. Цымбалов А. В. Влияние типа подложки на фотоэлектрические характеристики структур Ga2O3/GaAs / А.В. Цымбалов[и др.] // Актуальные проблемы радиофизики: 10-я Международная научно-практическая конференция, 26-29 сентября 2023 г., -Томск: Изд. дом Том. гос. ун-та, 2023. - С. 187-188.

124. Electroconductive and photoelectric properties of Pt/(100) p-Ga2O3 Schottky barrier diode based on Czochralski grown crystal / A. Almaev [et al] // Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. - 2024. - Vol. 42, № 4. - Article number 042802. - URL: https://www.nature.com/articles/s41528-022-00179-3 (access date: 27.05.2024).

125. Self-powered UVC detectors based on a-Ga2O3 with enchanted speed performance / A. Almaev [et. al.] // Journal of Semiconductors. - 2024. - Vol. 45,

№ 8. - Article number 082502. - 8 p. https://www.jos.ac.cn/ en/article/doi/10.1088/1674-4926/24020001 (access date: 29.08.2024).

126. Петрова Ю. С. Свойства пленок оксида галлия, полученных методом электрохимического окисления пластин GaAs: дисс. ... канд. физ.-мат. наук / Ю. С. Петрова. - Томск, 2022. - 129 с.