Nowe detektory o większej czułości na UV
Azotek galu (GaN) i jego trójskładnikowe stopy z aluminium lub indem to najbardziej obiecujące półprzewodniki do wyrobu urządzeń optoelektronicznych, o wysokiej częstotliwości i dużej mocy. Eliminując podczerwień i widoczne dla ludzkiego oka części widma słonecznego, zachowują one wysoką responsywność — za sprawą konwersji sygnału optycznego w prąd elektryczny — w regionie UV. Złoże warstwy buforowej — osadzonej między dwoma materiałami monokryształowymi (GaN a substratem) — pozwala uzyskać GaN o wysokiej jakości krystalicznej. W ramach projektu GANOXSI (Planar ultraviolet radiation detectors based on GaN grown on silicon substrate with novel double oxide buffer layer) badacze skupili się na stworzeniu technologii hodowli warstwy GaN na krzemowym (Si) substracie, osadzając pomiędzy podwójne warstwy tlenku. Dzięki wysokiej jakości GaN powstały urządzenia na bazie azotku, takie jak detektory UV. Do wytworzenia heterostruktur (GaN, tlenku skandu, tlenku itru i Si) naukowcy wykorzystali system osadzania z użyciem epitaksji wiązką molekularną składający się z licznych komór. Przy użyciu rozmaitych narzędzi spektroskopowych i mikroskopowych stworzyli wysokiej jakości struktury hodowlane odpowiednie do wytwarzania systemów detekcji. Podwójne warstwy buforowe mają tę dodatkową zaletę, że zwiększają czułość detektora. Odpowiada za to stworzenie rozproszonego reflektora Bragga (DBR), struktury składającej się z licznych warstw przemiennie ułożonych materiałów, ograniczonych warstwami GaN-Si. Warstwy GaN ułożone na substracie Si i na strukturze DBR-Si poddano dalszemu przetwarzaniu, w wyniku czego powstały prototypowe fotodetektory UV. Różne warstwy metalowe osadzono przy użyciu wiązki elektronowej i próżniowania, aby uzyskać styk Schottky'ego. Stosując proces epitaksji wiązką molekularną, naukowcy osadzili warstwy tlenku skandu w celu stłumienia prądów upływowych w stykach metal-tlenek-półprzewodnik. Po osadzeniu warstw tlenku, podgrzali płytki Si, aby stworzyć styki. Do uzyskania elektrod detektora wykorzystano metalowe maski zacieniające. Detektory uzyskały żądaną czułość UV i osiągnęły maksymalną responsywność rzędu 360 nm, która pokrywa się z szacowanymi wartościami pasma wzbronionego GaN. W wyniku prac, naukowcy uzyskali 100% wzrost responsywności detektora w regionie światła UV w porównaniu dotychczasowymi osiągnięciami nauki. Ulepszone detektory UV mogą znaleźć zastosowanie w monitorowaniu spalania, wykrywaniu smug pocisków i dezynfekcji wody.
