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研究作者与机构
本研究的主要作者包括Wei, Sufen、Shi, Qianqian、Liu, Yi和Yang, Cheng-fu。他们分别来自中国集美大学海洋信息工程学院、台湾高雄国立大学的化学与材料工程系以及台湾朝阳科技大学的航空工程系。研究于2024年发表在期刊《Sensors and Materials》上。

学术背景
本研究聚焦于氮掺杂氧化镓（Ga2O3）薄膜的溅射生长及其在光电探测器（photodetectors, PDs）中的应用。Ga2O3基薄膜在太阳能盲区和可见光盲区光电探测器中具有广泛的应用前景，其性能与薄膜质量密切相关。研究团队通过射频磁控溅射（radio frequency magnetron sputtering）技术，在蓝宝石衬底上生长了氮掺杂的Ga2O3薄膜，并探讨了氮气流量对薄膜性能的影响。研究的主要目标是优化薄膜的生长工艺，提升光电探测器的性能。

研究流程
研究分为以下几个步骤：
1. 薄膜制备：研究团队首先在双抛（0001）蓝宝石衬底上沉积了本征Ga2O3薄膜，衬底温度为500°C，沉积时间为10分钟。随后，以本征Ga2O3薄膜为衬底，在恒定的工艺参数（如背景真空、工作压力、生长温度、溅射功率和持续时间）下，通过引入不同流量的氮气（0、5、10、15、20和25 sccm）进行反应溅射生长，制备了氮掺杂的非晶Ga2O3薄膜。
2. 薄膜表征：研究团队利用场发射扫描电子显微镜（FESEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）、紫外-可见分光光度计（UV-vis spectrophotometry）和霍尔效应测量（Hall effect measurements）等技术，系统研究了氮气流量对薄膜生长速率、表面形貌、元素组成、结晶质量、光学特性和电学性能的影响。
3. 光电探测器制备与测试：基于氮掺杂Ga2O3薄膜，研究团队制备了金属-半导体-金属型（MSM型）光电探测器，并测试了其对365 nm近紫外光的响应性能。

主要结果
1. 薄膜性能：随着氮气流量的增加，薄膜的吸收边出现了显著的红移，光学带隙随之减小。霍尔效应测量证实了氮掺杂Ga2O3薄膜具有稳定的p型导电性。
2. 光电探测器性能：基于氮掺杂Ga2O3薄膜的光电探测器对365 nm近紫外光表现出极高的灵敏度，响应度达到1.32 × 10^2 A/W，响应速度高达0.028/0.17 s。
3. 工艺优化：研究结果表明，氮气流量对薄膜的生长速率、结晶质量和光电性能具有显著影响，优化氮气流量可以显著提升薄膜的质量和光电探测器的性能。

研究结论
本研究通过射频磁控溅射技术成功制备了氮掺杂Ga2O3薄膜，并系统研究了氮气流量对薄膜性能的影响。研究结果表明，氮掺杂能够有效调控Ga2O3薄膜的光学和电学性能，为高性能光电探测器的开发提供了重要基础。此外，本研究提出的工艺优化方法为Ga2O3基薄膜的工业化应用提供了技术支撑。

研究亮点
1. 创新性工艺：本研究首次系统研究了氮气流量对Ga2O3薄膜性能的影响，提出了优化薄膜生长工艺的方法。
2. 高性能光电探测器：基于氮掺杂Ga2O3薄膜的光电探测器表现出极高的响应度和响应速度，为近紫外光电探测器的开发提供了新思路。
3. 多维度表征：研究团队综合利用多种表征技术，全面揭示了氮掺杂对薄膜性能的影响机制。

其他价值
本研究得到了中国福建省厦门市科技局产学研后补助项目的支持，相关测试得到了中国江苏第三代半导体研究院有限公司的支持。这些资助和支持为研究的顺利开展提供了重要保障。

以上是对该研究的详细介绍，涵盖了研究的背景、流程、结果、结论及其科学价值和应用价值。