Монокристаллический, 4‑дюймовый и ультратонкий оксид галлия для солнечно‑слепой фотодетекционной метасистемы, вдохновлённой солнечными часами

Оксиды галлия с ультраширокой зоной запрещённых энергетических уровней открывают значительные возможности для разработки коротковолновой оптоэлектроники. Однако получение монокристаллических пластин оксида галлия и создание высокопроизводительных высокоразмерных оптоэлектронных устройств остаются серьёзными задачами. В работе предложена стратегия с использованием жидкого металла для прямого синтеза и переноса монокристаллического, крупноразмерного и ультратонкого β-Ga2O3. За счёт окисления жидкого галлия под воздействием ультрафиолета и сильного взаимодействия с галлием наш плёнковый β-Ga2O3 достигает масштаба 4‑дюймовой пластины, толщины 7,5 нм и обеспечивает гибкую операцию переноса. Солнечно‑слепой детектор на базе β-Ga2O3 демонстрирует высокую чувствительность (16.3 A W−1), быструю отработку (<150 μs) и широкий линейный динамический диапазон (120 dB). При использовании дизайна метаповерхности коэффициент анизотропии достигает рекордного для детекторов на базе Ga2O3 значения 28.8. Кроме того, разработана метасистема, вдохновлённая солнечными часами, способная одновременно определять направление падения, поляризацию и интенсивность солнечно‑слепого излучения. Полученные результаты показывают потенциал высококачественных пластин Ga2O3 для высокоразмерной фотодетекции и прокладывают путь к системам следующего поколения для солнечно‑слепой связи.