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《氢气等离子体处理Ga2O3及Ce掺杂Ga2O3薄膜的光

电特性研究》篇一

一、引言

近年来，随着科学技术的不断进步，氧化物半导体材料在电

子器件、光电器件以及能源转换领域中扮演着越来越重要的角色。

其中，氧化镓（Ga2O3）因其良好的物理和化学稳定性、高光学

透过率以及优异的电学性能，受到了广泛关注。特别是Ce掺杂

的Ga2O3薄膜，因其具有独特的电子结构和光学性质，在光电器

件领域具有潜在的应用价值。本文通过氢气等离子体处理Ga2O3

及Ce掺杂的Ga2O3薄膜，对其光电特性进行了深入研究。

二、实验方法

1.材料制备

本实验采用溶胶-凝胶法制备了Ga2O3及Ce掺杂的Ga2O3

薄膜。通过控制掺杂浓度和热处理条件，得到了不同掺杂比例的

薄膜样品。

2.氢气等离子体处理

将制备好的薄膜样品置于氢气等离子体环境中进行处理，通

过改变处理时间和氢气流量，探究不同处理条件对薄膜光电特性

的影响。

三、结果与讨论

1.结构分析

通过X射线衍射（XRD）分析，我们发现经过氢气等离子体

处理的Ga2O3及Ce掺杂的Ga2O3薄膜均具有良好的结晶性，且

晶格结构未发生明显变化。

2.光学特性分析

（1）吸收光谱：经过氢气等离子体处理的薄膜样品在可见光

区域的吸收边发生红移，表明其光学带隙有所减小。

（2）透射率：处理后的薄膜在可见光区域的透射率有所提高，

特别是在近紫外区域更为明显。

3.电学特性分析

（1）电导率：经过氢气等离子体处理后，Ga2O3及Ce掺杂

的Ga2O3薄膜的电导率均有所提高。尤其是Ce掺杂的薄膜，其

电导率提高更为显著。

（2）载流子浓度：氢气等离子体处理后，薄膜中的载流子浓

度增加，这可能是由于氢气等离子体引入了额外的电子或空穴。

4.光电效应分析

（1）光电流：在光照条件下，经过氢气等离子体处理的

Ga2O3及Ce掺杂的Ga2O3薄膜的光电流均有显著提高。其中，

Ce掺杂的薄膜光电流增加更为明显，表明其光响应性能得到改善。

（2）光电转换效率：通过测量不同光照强度下的光电流和电

压，计算得到的光电转换效率表明，氢气等离子体处理可以有效

提高Ga2O3及Ce掺杂的Ga2O3薄膜的光电转换效率。

四、结论

本文通过氢气等离子体处理Ga2O3及Ce掺杂的Ga2O3薄膜，

对其光电特性进行了深入研究。实验结果表明，氢气等离子体处

理可以有效改善薄膜的光学和电学性能，提高其光电流和光电转

换效率。其中，Ce掺杂的薄膜在经过氢气等离子体处理后，其光

电性能改善更为显著。这为氧化物半导体材料在光电器件领域的

应用提供了新的思路和方法。然而，关于氢气等离子体处理对薄

膜微观结构和化学成分的影响以及其与光电性能之间的关联仍需

进一步研究。未来工作可围绕这些方面展开，以实现氧化物半导

体材料性能的进一步优化和提升。