Ga2O3材料是繼Si、SiC及GaN后的第四代寬禁帶半導體材料，其禁帶寬度高達4.9 eV，可定向檢測日盲波段的紫外光，且不受太陽光背景輻射的影響，使得該材料有天然的日盲特性。日盲紫外光電探測器憑借其良好的抗干擾能力在紫外通信、火災監(jiān)測以及環(huán)境保護等領域有著廣泛的應用。近期，天津賽米卡爾科技有限公司技術團隊開發(fā)出了完善的Ga2O3材料數據庫，并利用TCAD仿真設計平臺搭建了如圖1所示的基于金屬柵結構的Ga2O3/AlGaN/GaN基日盲紫外探測器。

圖1.(a)具有金屬柵結構的Ga2O3/AlGaN/GaN日盲紫外探測器結構示意圖；(a1)金屬柵區(qū)域的TEM圖像；(b)Ga2O3薄膜的高分辨率XRD搖擺曲線；(c)Ga2O3/AlGaN/GaN日盲紫外探測器結構俯視圖；(d)Ga2O3/AlGaN/GaN日盲紫外探測器的能帶分布圖。

同時，技術團隊還系統(tǒng)地研究了金屬柵在黑暗和光照條件下對二維電子氣（2DEG）溝道的“開關”作用的影響。如圖2(a)-2(b)所示，在黑暗條件下，金屬柵對AlGaN層的耗盡作用有效地抑制了器件的暗電流，即表現為對2DEG溝道的“夾斷”作用。如圖2(c)-2(d)所示，在光照條件下，Ga2O3吸收層產生的光生電子在電場作用下輸運至2DEG溝道，補充了金屬柵下方被耗盡的電子，2DEG溝道重新導通，促進光生電子的快速輸運。

圖2.無光照情況下，日盲紫外探測器的(a)電子濃度的二維分布和(b)AlGaN/GaN區(qū)域的能帶分布圖；紫外光照射情況下，日盲紫外探測器的(c)電子濃度的二維分布和(d)AlGaN/GaN區(qū)域的能帶分布圖。

此外，如圖3所示，技術團隊將上述器件結構的實驗測試結果與仿真計算結果進行了對比：由于測試設備精度的限制，實驗測試的暗電流無法達到理論計算值的量級，但獲得的實驗測試光電流與仿真計算的光電流在同一數量級水平，驗證Ga2O3材料信息數據庫的可行性。

圖3.(a)實驗測試的光電流和暗電流；(b)理論計算的光電流和暗電流；藍色虛線是測試系統(tǒng)的測試極限。