超宽禁带半导体氧化镓在紫外透明电极、高温气敏传感、深紫外探测以及高压功率器件等领域具有重要的应用潜力，其材料生长与器件制备技术备受关注。由于氧化镓存在的平坦价带组成、深受主能级与空穴自陷、材料缺陷引入自补偿效应、与掺杂剂溶解度低等问题，目前氧化镓的p型掺杂面临巨大挑战。然而，这是高性能的氧化镓光电器件和电子器件应用必须面对和解决的核心科学问题。实现高质量的p型氧化镓薄膜材料制备具有非常重要的科学意义和应用价值，不仅可为宽禁带氧化物半导体的p型掺杂提供新思路，还将极大地推动氧化镓基光电器件和电子器件的应用进展。

       最近，复旦大学方志来教授团队发现了能量驱动的多步骤的结构相变新机制（图1），抑制了自补偿效应，促进了受主掺杂，提高了激活效率，并因此首次成功制备了常温稳定的p型掺杂β-氧化镓薄膜。基于p型氧化镓薄膜制备的MSM型深紫外日盲光电探测器（图2）具有极高响应度（9.5×103 A/W）、外量子效率（4.7×106 %）、探测率（1.5×1015 Jones）与增益带宽积（106）。开发出一步集成生长技术，结合磁控溅射、二维转移等技术，分别制备出具有高内建电场（> 4.0 eV）、高速开关能力、无反向过冲能力的氧化镓线性缓变同质p-n结、单边突变同质p-n结与范德华同质p-n结 （图3）。

图1：基于能量驱动的多步骤的结构相变新机制实现p型掺杂氧化镓薄膜

图2：极高性能p型氧化镓薄膜基MSM型深紫外日盲光电探测器

图3：（a） 氧化镓线性缓变同质p-n结，（b）单边突变同质p-n结，（c）范德华同质p-n结。

       氧化镓p型掺杂手段与生长机制可望为其它宽禁带氧化物半导体的p型掺杂开辟新视角，有望推动氧化镓材料在光电器件与电子器件领域的应用进展，为氧化镓同质双极型器件开发提供新思路。

文章链接：

https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2021.100356

https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2020.100226

https://doi.org/10.1016/j.jmst.2024.05.023

https://doi.org/10.1007/s40843-023-2741-4

https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2024.101447