- 引言
1.1 日盲型紫外探测器
超过99%的太阳辐射光谱在150到4000nm波长之间。在这个波段，大约7%的重要波长在紫外光谱区域。根据不同的分类，紫外光区可以细分为不同的区域，如下图所示。
图1：紫外光区细分图[1]
日盲紫外光是指波长在200-280nm波段的紫外光。在该波段的紫外光在穿透臭氧层时会被臭氧层吸收，因此不存在于接近地面的太阳光中因此称为“日盲波段”。这也赋予了太阳盲紫外检测技术具有背景噪声低、灵敏度高、抗干扰能力强等固有优势，表明了其在通信领域的应用潜力。除通信外，日盲紫外检测技术在电网安全监测、医学成像、生命科学、环境和生化检测等民生领域也有广阔的应用前景[1]。
1.2 低维Ga2O3材料
宽禁带半导体使用为开发高性能的日盲型紫外探测器提供了可能。近年来，已经有各种各样的宽禁带半导体被用于研究设计日盲光电探测器，包括AlxGa1-xN，ZnxMg1-xO，氧化镓（Ga2O3）和金刚石等。其中，Ga2O3本征吸收边大约为253nm，具有本征日盲光吸收特性，由于其合适的带隙宽度（~4.9eV）在日盲探测研究领域受到了广泛研究[2]。氧化镓是所有金属镓的氧化物中性能最为稳定的化合物。Ga2O3属于宽禁带直接带隙半导体材料，禁带宽度约为4.3-5.1eV之间，大于可见光的光子能量，通常情况下波长为280-750nm之间的光透过率高于80%，因此在透明光电子学和日盲探测方面具有良好的应用前景。由于较宽的光学带隙，非掺杂且具有理想化学配比即Ga:O=2:3的氧化镓在常温下呈现高电阻态，但是材料在制备过程当中往往会引入氧空位和间隙镓等点缺陷，使得所制备的氧化镓偏离理想化学配比。由于导带和禁带之间的氧空位作为浅施主能级，因此非故意掺杂的氧化镓呈现n型半导体的性质。低维的Ga2O3包括Ga2O3纳米线，Ga2O3纳米带，Ga2O3薄膜等。作为一种导电的透明半导体氧化物，它可以作为一种性能优异的材料用于日盲型紫外探测器和气体、化学或湿度传感器[3,4]，其催化性能也有相关研究。氧化镓纳米线或纳米带由于具有大的活性面积（大的表面电压比）和尺寸效应更加适合于这些目的。
- Ga2O3材料及其制备（Ga2O3的结构及制备方法）
2.1 Ga2O3的结构
在自然界中有五种形态的Ga2O3，分别是，alpha;-，beta;-，gamma;-，delta;-，和ε-Ga2O3。在这些形态当中，beta;-Ga2O3是热稳定性和化学稳定性最好的，同时其他几种形态均处于亚稳态[5]，因此，在温度高于600℃时会转换成beta;-Ga2O3。beta;-Ga2O3优异的性能如：宽禁带（4.9eV)、折射率为1.97、高击穿场(8mV/cm)和高的热稳定性等得到研究人员的关注。beta;-Ga2O3拥有C2/m对称性的单斜晶体结构，可以用四个晶格常数来表述a，b，c，和beta;。beta;-Ga2O3的结构图如下：
图2：beta;-Ga2O3晶胞示意图[2]
实际上，alpha;-Ga2O3比beta;-Ga2O3的能带宽度更宽，约为5.15eV，本质上适合于日盲探测[6]。但研究发现基于alpha;-Ga2O3薄膜的MSM结构器件虽具有很低的暗电流，但响应率也相对较低[7]。有实验研究表明beta;-Ga2O3沿方向具有良好结晶质量[8]。
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