I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   40 ,   N o .   2 N o v e m b e r   2025 ,   pp.   590 ~ 600   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 40 .i 2 . pp 590 - 600             590     Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   A l Ga N / Ga N   M S M   U V   p h o t o d e t e c t o r   w i t h o u t   a n d   w i t h   B G a N   b a c k - b a r r i e r   l a y e r   c o m p a r i s o n   st u d y   b y   S IL V A C O - T C A D       A i c h Be n y e tto u A b e d e l k ad e r   H am d ou n e ,   Be l k a c e m   Be n ad d a,   D jam al   La c h ac h i   M a t e ri a l s   a n d   R e n e w a b l e   E n e r g y   R e s e a r c h   U n i t D e p a rt m e n t   o E l e c t r i c a l   a n d   E l e c t r o n i c   E n g i n e e ri n g ,   F a c u l t y   o T e c h n o l o g y ,   U n i v e r s i t y   o f   A b o u - Be k r   B e l k a i d ,   T l e m c e n ,   A l g e ri a         A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e O c t   14 2024   R e v i s e J un   24 2025   A c c e pt e O c t   14 2 025       U s i ng   D e v E D I T   a nd  a t l a s   und e r   S I L V C A O - T C A D ,   w e   w e r e   a b l e   t o   a c hi e v e   hi g p ho t o de t e c t o r   m e t a l - s e m i c o nduc t o r - m e t a l   ( M S M )   A l G a N / G a N / B G a N   pe r f o r m a nc e   w i t h   h i g e l e c t r o ni c   m o bi l i t y .   O u r   de v i c e   de m o n s t r a t e d   a   s e ns i t i v i t y   of   286   ( I   i l l um i n a t i o n/ I   da r k )   a t   V a no de   20V   w i t h   a i l l um i na t i o n   c ur r e n t   o f   26   m A ,   a   p ho t o c ur r e nt   o f   1. 56e - 7   A   a t   a   w a v e l e ng t h   o f   0. 350   µm ,   a nd   a n   a pp r o pr i a t e   e f f i c i e nc y   v a l ue   o f   87 %   w i t ho ut   B G a N ,   a nd   w e   a l s o   s t ud i e t he   i nf l ue nc e   o f   t h e   bo r o B 0 . 03G a 0. 9 7N   b a c k - ba r r i e r   l a y e r .   A s   a   r e s ul t ,   w e   o bt a i n   a   s e ns i t i v i t y   of   293, a t   V a no de   20V   w i t h   a i l l um i na t i o n   c ur r e n t   o f   27   m A ,   a   p ho t o c ur r e nt   o f   1, 85e - 7   A   a t   a   w a v e l e ng t h   o f   0. 350   µm ,   a nd  a a p pr o pr i a t e   e f f i c i e nc y   v a l ue   o f   90% .   A ddi t i o na l l y ,   t hi s   t y pe   of   pho t o de t e c t o r   ha s   be e e f f e c t i v e l y   c r e a t e d   t o   de t e c t   U V   l i g h t   i t he     100 4 50   nm   r a ng e ,   a n d   i t   m a y   f i nd  v a l ue   i n   bo t h   m e d i c a l   a nd   m i l i t a r y   s e t t i ng s .   A s t r o no m i c a l ,   m e d i c a l   di a g no s t i c s ,   e nv i r o nm e nt a l   s e ns i n g ,   r e m o t e   s e ns i ng ,   t h e r m a l   i m a g i ng ,   o pt i c a l   s i g na l   d e t e c t i o n,   ni g h t   v i s i o n   c a m e r a s ,   m i s s i l e s ,   a nd   t a r g e t   t r a c ki ng .   Ke y w or d s :   A l um i n um   g a l l i u m   ni t ri de   Bo r o n   ga l l i um   n i t r i de   G a l l i um   ni t ri de   M S M   p h o t o de t e c t o r   U V   ph o t o de t e c t o r   T hi s   i s   an   ope n   ac c e s s   ar t i c l e   u nde r   t he   C C   B Y - SA   l i c e ns e .     Cor r e s pon di n g   Au t h or :   A i c ha   B e n y e t t o u   M a t e r i a l s   a n d   R e n e w a b l e   E n e r gy   Re s e a r c h   U ni t D e pa r t m e nt   o f   E l e c t r i c a l   a n d   E l e c t r o n i c   E n g i n e e r i ng   F a c ul t y   of   T e c h n o l o gy ,   U n i v e r s i t y   of   A b o u - B e kr   B e l ka i d   T l e m c e B P   230   -   1 3000   C h e t o ua n e ,   A l ge r i a     E m a i l :   c a n f i e n c e @ gm a i l . c o m       1.   I N TR O D U C TI O N     R e c e n t   r e s e a r c h   o h i g h - qu a l i t y   de v i c e s   us i n ni t ri de   II I - V   m a t e ri a l s   l e t o   t h e   r e a l i z a t i o o f   h i g h - pe r f o r m a n c e   p h o t o de t e c t o r s   i t h e   U V   s pe c t r a l   ra n ge .   T h e y   ha v e   be e n   a c k n o w l e dge a s   a   c r uc i a l   t e c hn o l o g y   fo r   p r o duc i n g   o pt i c a l   de v i c e s   w i t h   hi g de n s i t i e s   a n d   l o w   c os t s   [ 1] ,   a n d   t h e i s i g ni f i c a nt   us e s   i b o t t h e   m i l i t a r y   a n d   t h e   c i v i l i a s p h e r e s   h a v e   d r a w i n c r e a s e a t t e nt i o n.   N i t ri de s   h a v e   t h e   a dv a n t a ge   o f   w i de   a n di r e c t   b a n ga p ,   r e m a r k a b l e   c h e m i c a l   s t a b i l i t y ,   a nd  go o m e c h a ni c a l   p r o pe rt i e s ,   w hi c h   m a ke   t h e m   a t t ra c t i v e   fo r   b l ue   a nd  U V   l i g ht   e m i t t i ng,   f o r   h i g t e m pe ra t u r e ,   hi g h   p ow e r   a n d   h i g f r e que n c y   e l e c t r o n i c   a ppl i c a t i o n s   [2]  A m o n t h e s e   ni t ri de s ,   b o r o n i t r i de   (B N i s   a   m ul t i p ha s e   c o m po un t ha t   h a s   b e e n   i n v e s t i ga t e d   f o r   m a n y   y e a r s   a n i s   e m p l oy e i a   w i de   r a nge   o f   i n dus t r i a l   a pp l i c a t i o n s   due   t o   i t s   r e m a r k a b l e   e l e c t r i c a l   a n d   s t r uc t u ra l   c h a ra c t e ri s t i c s ,   a n d   ha v e   r e c e i v e m o r e   a t t e nt i o t o   t h e i i m po r t a nt   a pp l i c a t i o n s   i t h e   m i l i t a r y   a n d   c i v i l i a do m a i n s .   T h e y   a r e   us e i de f e n s e   w a rn i ng  s y s t e m s ,   U V   c o m m u n i c a t i o n ,   s pa c e   s c i e n c e ,   e n v i r o nm e n t a l   m o n i t o ri n g,   i ndus t ri a l   p r o duc t i o n,   m e di c i n e ,   a n d   h e a l t h c a r e   [ 3] - [7].   T ha t   a l l o w s   b ui l di ng  v i s i b l e   b l i nd  s e n s o r s   a n s o l a c o l l e c t o r s   [8].   T h e y   h a v e   m a n y   a ppl i c a t i o n s ,   s uc a s   c h e m i c a l   de t e c t i o n ,   f l a m e   de t e c t i o n ,   o z o n e   h o l e   de t e c t i o n ,   s h o r t - ra n ge   c o m m u n i c a t i o n,   m i s s i l e   de t e c t i o a n d   gu i di ng,   m o ni t o ri n g   v e ge t a t i o g r o w t h ,   U V   a s t r o n o m y ,   a n d   ga s   de t e c t i o [9 ] - [11] .   M e t a l - s e m i c o n d uc t o r - m e t a l   ( MSM )   p h o t o di o de s   ha v e   ga i n e po pul a r i t y   i n   t h e   r e s e a r c h   c o m m u ni t y   i r e c e n t   y e a r s   b e c a us e   of   t h e i b a s i c   b e n e f i t s   [12] [13]:   a)   e a s y   t f a b r i c a t e   a nd  i n t e g ra t e ,   b s i m pl e   c o n s t ruc t i o n ,   a n d   c m i ni m a l   c a pa c i t a n c e   i r e l a t i o n   t o   a r e a .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A l G aN / G aN   MSM   U V   pho t od e t e c t or   w i t hout   and   w i t B G a N   bac k - bar r i e r   l ay e r     ( A i c B e n y e t t o u )   591   M S M   p h o t o di o de s   a r e   m a de   up   o f   t w o   S c h o t t k y   di o de s   a rra n ge b a c k - to - b a c o t o o f   a a c t i v e   l i g ht   c o l l e c t i o n   a r e a   ut i l i z i ng  a n   i n t e r d i gi t a t e e l e c t r o de   de s i g n .   T hi s   p h o t o de t e c t o r   i s   u n a b l e   t o   f u n c t i o i t h e   a b s e n c e   of   p o l a r i z a t i o n   b e c a us e   of   its   l o w   c a pa c i t y   pe r   uni t   o f   s ur f a c e .   M S M   p h o t o di o de s   a r e   i n t ri n s i c a l l y   f a s t   a nd   a r e   ge n e r a l l y   l i m i t e d   b y   t ra n s i t   t i m e   r a t h e t ha c on s t a n t   t i m e .   T h e   s i z e   a nd   s pa c i n g   o f   e l e c t r o de s   m a y   b e   a c h i e v e w i t a   s ub m i c r o di m e n s i o us i n g   e l e c t r o b e a m   l i t h o g ra p h y ,   w h i c h   s i g n i f i c a n t l y   i m p r o v e s   s pe e d .   T h e   m a i n   di s a dv a nt a ge   o f   M S M   ph o t o de t e c t o r s   i s   t h e i l o w   i nt r i n s i c   r e a c t i v i t y .   T h e   p h o t o   r e s po n s i b i l i t y   of   m e t a l - s e m i c o n duc t o r - m e t a l   de t e c t o r s   i s   l o w ,   ow i n g   t o   t h e   f a c t   t ha t   t h e   o xi da t i o o f   t h e   e l e c t r o de s   c a s t s   a   s ha do w   a c r o s s   t h e   a c t i v e   l i g h t   c o l l e c t i o r e gi o n.   T h e   r e qui r e m e nt   f o r   hi g h - qua l i t y   m a t e ri a l s   l i ke   A l N ,   G a N ,   B N ,   a n d   t h e i a l l oy s ,   A l G a N ,   B G a N ,   i n e w   t e c hn o l o gi e s   i s   c r i t i c a l .   F un d a m e nt a l   r e s e a r c i s   c r i t i c a l   f o r   u n de r s t a n di ng  g r o w t h   m e c h a n i s m s   a nd  h e n c e   i m p r o v i n m a t e ri a l   qu a l i t y   by   c o n t r o l l i n g   g r o w t h   c i r c um s t a n c e s   a n d   e xpl o ri n g   n e w   a v e n ue s   f o r   put t i ng  c o n t e m po r a r y   gr o w t c a pa c i t y   i n t o   p r a c t i c e   [14] .   T h e   s t r uc t u r e   b a s e o A l G a N / G a N   m a t e r i a l s   h a s   a   n u m b e o f   i n t e r e s t i n g   p r o pe rt i e s   r e l a t e t o   i nt e rn a l   e l e c t r i c a l   f i e l ds   c a us e b y   s po n t a n e o us   a nd  p i e z o e l e c t r i c   po l a ri z a t i o n s   [15] .   T h e   f i e l m a y   b e   us e t o   a t t ra c t   e l e c t r o n s ,   r e s ul t i n g   i t h e   de v e l o pm e n t   o f   a   b i di m e n s i o n a l   ( 2D e l e c t r o ga s   i t h e   c a n a l   l a y e r   [16] .   P h o t o de t e c t o r s   b a s e o A l xG a (1 - x )N   ha v e   t h e   po t e nt i a l   t o   b e   a   s i g n i f i c a nt   de t e c t i o n   t e c hn o l o g y   i t e rm s   o f   c o s t ,   r o b us t n e s s ,   s t a b i l i t y ,   po w e r   de m a n d,   a nd  b a ndpa s s   [17] .   D ue   t o   a   l o w   c a pa c i t y   b e a r i n g   a n d   a   hi g s h u nt   r e s i s t a n c e ,   M S M   p h o t o de t e c t o r s   m a de   o f   S i C,   G a N ,   o s a p p h i r e   o ff e r   l o w   n o i s e ,   hi g s pe e d,   hi g h   s e n s i t i v i t y ,   a n d   l o w   po l a r i z a t i o i n v e r s e .   T h e y   c a w o r k   i n v i s i b l y   o n   v i s i b l e   o i n f r a r e d   s u r f a c e s   w i t h o ut   i n t e r f e r i n g   w i t h   o t h e r   de v i c e s .   In  t h e   e a rl y   2000s ,   r e s e a r c h e r s   w o r ke t o   i m p r o v e   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   A l G a N   U V   p h o t o de t e c t o r s   (P D s by   i n v e s t i ga t i n g   n e w   de v i c e   t o po l o gi e s   a n m a t e ri a l   de v e l o pm e n t   m e t h o do l o gi e s   [18] - [20].   T h e   ob j e c t i ve   w a s   t o   b a l a n c e   h i g s e n s i t i v i t y ,   l o w   n o i s e ,   r a p i r e a c t i o n   t i m e ,   a n e xc e l l e nt   qu a n t um   e f f i c i e n c y   i n   t h e   U V   a r e a .   T o   o v e r c o m e   t h e s e   i s s ue s ,   num e r o us   r e s e a r c g r o ups   c r e a t e n o v e l   de v i c e   a r c hi t e c t u r e s ,   i n c l udi ng  S c h o t t ky   ph o t o di o de s ,   a v a l a n c h e   p h o t o di o de s ,   a n d   p - i - p h o t o di o de s .   T h e s e   s t r uc t u r e s   o ut pe r f o r m e t h e   M S M   s t r uc t u r e   i t e r m s   o f   s e n s i t i v i t y ,   s pe e d,   n o i s e   r e duc t i o n ,   a n d   qu a nt um   e f f i c i e n c y   [21].   T h e   b r e a kt hr o ug h s   a c hi e v e i n   t h e   20 00s   s e t   t h e   g r o undw or f o r   t h e   de v e l o pm e n t   o f   A l G a N   U V   P D s   w i t h   e ve n   g r e a t e pe r f o r m a n c e   i t h e   f o l l ow i n y e a r s .   M S M   ph o t o de t e c t o r s   us i n g   A l G a N / G a N / B G a N   a l l oy s   h a v e   b e e n   t h e   s ub j e c t   of   e xt e n s i v e   r e s e a r c i r e c e n t   y e a r s ,   d ue   t o   t h e i e xc e pt i o na l   pe r f o r m a n c e   i U V   d e t e c t i o n .   A   n o t a b l e   s t udy   i s   t h a t   o f   P a n di t   e t   a l .   (2023) ,   w h o   de v e l o p e a   hi g h l y   s e n s i t i v e   U V   p h o t o de t e c t o r   b a s e o a A l G a N / G a N   H E M T   s t r uc t u r e   w i t h   gra p h e n e   e l e c t r o de s   o n   a   p - G a N   m e s a   s t r uc t u r e .   T h i s   de s i g ha s   s i g n i f i c a n t l y   r e duc e t h e   d a r k   c u rr e nt   a n d   i m p r o v e t h e   s e n s i t i v i t y   a n de t e c t i v i t y   of   t h e   de v i c e   [22].   In   a dd i t i o n ,   a   s i m u l a t i o n   s t udy   by   A l l a m   e t   al .   [2 3]   o pt i m i z e t h e   de s i g n   o f   G a N   a nd  I n N / G a N / A l N - b a s e M S M   p h o t o de t e c t o r s   f o r   U V   de t e c t i o n.   T h e   r e s ul t s   s how e a   s i g ni f i c a n t   i m p r o v e m e n t   i p h o t o c urr e n t   a n d   s pe c t ra l   r e s po n s i v i t y   i t h e   U V   r e gi o n ,   s ug ge s t i n g   t ha t   t h e s e   s t r uc t u r e s   c a o f fe r   e nha n c e p e r f o r m a n c e   fo r   U V   de t e c t i o n   a ppl i c a t i o n s .     F u r t h e rm o r e ,   V a s a l l o   e t   al .   [ 24]   s t ud i e t h e   e f fe c t   o f   a ddi n g   a   l a y e r   o f   B G a N   t o   t h e   p h o t o de t e c t o r   s t r uc t u r e .   T h e i r   s i m u l a t i o n s   de m o n s t r a t e t h a t   i n c r e a s i n t h e   b o r o n   c o n c e n t ra t i o i t h e   B G a N   a l l oy   i m p r o v e s   o pt i c a l   a b s o r pt i o a n d   ge n e r a t e s   a   h i gh e p h o t o c urr e nt   i t h e   U V   ra n ge ,   m a k i n g   i t   a   pr o m i s i n c a ndi d a t e   f o r   o pt o e l e c t r o n i c   de v i c e s .   T h i s   r e s e a r c h   i l l us t r a t e s   s i g n i f i c a n t   a dv a n c e s   i n   t h e   de ve l o pm e n t   o f   U V   ph o t o de t e c t o r s   b a s e o n   A l G a N / G a N / B G a N   a l l oy s ,   h i g h l i g h t i n g   t h e i po t e nt i a l   f o r   a ppl i c a t i o n s   r e qu i r i ng  e f f i c i e n t   U V   de t e c t i o n.   O u pa pe p r e s e n t s   a   c o m pr e h e n s i v e   e xpl o r a t i o n   o f   l a rge - a r e a   A l G a N / G a N   M S M   U V   p h o t o de t e c t o r   s t r uc t u r e s   o n   s a pp hi r e   w a fe r s ,   a i m e a t   i n v e s t i ga t i n g   t h e   e l i m i na t i o o c r y s t a l   de f e c t s   a n d   r e duc t i o o f   di s l o c a t i o de n s i t y   i t h e   e pi t a x i a l   M S M   U V   p h o t o de t e c t o r   s t r uc t u r e .   T h e   p ri m a r y   obj e c t i v e s   of   t h i s   w o r a r e   t o   f a b r i c a t e   M S M   U V   P D s   us i n g   t h e   s e l e c t e s t r uc t u r e   a n d   c h a ra c t e ri z e   t h e i da rk   a n d   p h o t o c urr e nt s ,   r e s po n s i v i t y ,   a n d   s pe c i f i c   de t e c t i v i t y ,   a nd   t o   c o n duc t   o pt i c a l   s i m ul a t i o n s   o n   A l G a N / G a N   h e t e r o s t r uc t u r e s   w i t a n d   w i t ho ut   b o r o n   ga l l i u m   ni t ri de   B G a N .   B e c a us e   bo r o n   ha s   c r uc i a l   c h e m i c a l   p r o pe rt i e s .   T h i s   e l e m e nt   h a s   b e e n   e xt e ns i v e l y   e xpl o r e d,   b o t t h e o r e t i c a l l y   [25] [ 26]   a nd  pra c t i c a l l y   [27] ,   i v a r i o us   f o r m s .   I t s   s t a b i l i t y   a n d   e l e c t ri c a l   c h a ra c t e ri s t i c s   w e r e   a l s o   i n v e s t i ga t e [28 ].   W i t t h e i r   m a n y   i n t ri gu i n c h a ra c t e r i s t i c s ,   t h e s e   n e w   na n o s t ruc t u re s   h a v e   a   w i de   r a nge   o f   p o t e n t i a l   a pp l i c a t i o n s   i n   s o l a r   e n e r gy ,   ph o t o c o n ve r s i o n,   b a t t e ri e s ,   s e n s o r s ,   na n o e l e c t r o ni c s ,   a n de pt t o   i de nt i fy   t h e   i de a l   s ha pe   f o r   e nh a n c e de v i c e   pe r f o r m a n c e .   a n t o   c o m pa r e   t h e   pe r f o rm a n c e   o f   t h e   s i m ul a t i o n - p a t t e rn e A l G a N / G a N   M S M   U V   P D s   t o   t h a t   o f   unpa t t e rn e de v i c e s .   T h i s   pa pe r   r e po rt s   t h e   s uc c e s s f ul   de ve l o pm e n t   o f   a   l a rge - f orm a t   U V   w i t a A l - G a N / B G a N   M S M   ph o t o de t e c t o r   by   S IL V A CO - T CA D   s i m u l a t i o n;   w e   o b t a i t he   pri n c i p a l   c ha r a c t e r i s t i c s .   I n   t h i s   m a n us c r i p t ,   w e   ha v e   s i m u l a t e a   m e t a l - s e m i c o n duc t o r - m e t a l   (M S M )   A l G a N / G a N   p h o t o de t e c t o r   s t r uc t u r e   w i t h o ut   a nd   w i t h   a   3   μ m   t h i l a y e r   o f   bo r o ga l l i u m   ni t ri de   (B G a N a s   b a c k - b a rr i e l a y e r   f o a   3%   b o r o c o n c e nt r a t i o n.   H ow e ve r ,   t h e   g r o w t h   o f   B G a x - 1   N   r e m a i n s   a   c ha l l e n ge   du e   t o   t h e   l a r ge   d i f fe r e n c e   i a t o m i c   r a di us   b e t w e e n   bo r o n   a n d   g a l l i u m   [29] .   F u rt h e r m o r e ,   i t   w a s   s h o w n   t ha t   u n de n o rm a l   g r o w t c i r c um s t a n c e s ,   b o r o n ' s   s o l ub i l i t y   i G a N   i s   r e s t r i c t e d   [30] .   T h e   o b j e c t i ve   of   t h i s   s t udy   i s   t o   i m p r o v e   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   o ur   de v i c e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i V o l .   40 ,   N o .   2 ,   N o v e m be r   20 25 :   590 - 600   592   a n d   o b t a i a   hi g h - pe r f o r m a n c e   de v i c e   w i t n o   i nt e rl a y e r   di s l o c a t i o n   a n d   e v e n   b e t t e pe r f o r m a n c e   w i t t h i n t r o duc t i o n   o f   t h e   B G a N   b a c k - b a rri e r   l a y e r .   I n   a ddi t i o n ,   t hi s   t y pe   of   ph o t o de t e c t o r   ha s   b e e n   s uc c e s s f ul l y   de ve l o pe t o   de t e c t   U V   r a di a t i o n   i n   t h e   10 nm   t o   450  nm   r a n ge   a n d   c a b e   us e i n   m i l i t a r y   a nd  m e di c a l   a ppl i c a t i o n s .   M e di c a l   d i a g n o s t i c s ,   e n v i r o nm e n t a l   s e n s i ng,   re m o t e   s e n s i n g,   o pt i c a l   s i g n a l   de t e c t i o n ,   t h e rm a l   i m a gi n g ,   ni g ht   v i s i o n   c a m e ra s ,   a s t r o n o m y ,   m i s s i l e   t ra c ki ng,   t a r ge t   t ra c ki n g ,   e t c .   T h e   p r o po s e s t r uc t u r e   c o ul d   t h us   o ff e r   i n t e r e s t i n g   p r o s pe c t s   fo r   t h e   de v e l o pm e n t   o f   hi g h l y   s e n s i t i v e   U V   m e t a l - s e m i c o n d uc t o r - m e t a l   ph o t o - de t e c t o r s ,   de s pi t e   t h e s e   a dv a nt a ge s .   F u rt h e rm o r e ,   t h e   s t r uc t u r e   o f   B G a N   m a y   b e   l e s s   s t a b l e   t h a t ha t   o G a N   o A l G a N ,   e s pe c i a l l y   a t   hi g b o r o c o n c e n t ra t i o n s .   F i na l l y ,   a l t h o ug t h e   s t ud i e s   s h o w   s i gni f i c a n t   i m p r o v e m e n t s   i pe r f o r m a n c e ,   f u r t h e r e s e a r c i s   n e e de t o   a s s e s s   t h e   l o n g - t e rm   s t a b i l i t y   a n d   r e l i a b i l i t y   o de v i c e s   us i n g   B G a N   a s   a   b a c k - b a rri e r   l a y e r .       2.   M ET H O D     W i t h   3D - D e v E D IT ,   a   s o phi s t i c a t e l u m i n o us   3D   o pt i c a l   de v i c e   s i m u l a t o r,   i F i gu r e   1 ,   t h e   A l G a N / G a N / B G a N   M S M   p h o t o de t e c t o r   i s   s h o w n   i t hr e e   di m e n s i o n s :   F i gu r e s   1(a )   A l G a N / G a N   M S M   ph o t o de t e c t o r   a n d   F i g u r e   1(b A l G a N / G a N / B G a N / M S M   p h o t o de t e c t o r .   It   i s   n e c e s s a r y   t o   s e l e c t   a   r e f i n e d   m e s h i n g   m e t h o f o r   de v i c e   m e s h i n g   t o   o b t a i n   o pt i m a l   r e s u l t s   i n   F i gu r e   2 .   F i g u r e s   2(a ) - (d)   s h o w   a   2D   t ra n s v e r s e   s e c t i o n   o o ur   de v i c e ,   h i g h l i g h t i n g   t h e   v a ri o us   r e gi o n s   o A l G a N ,   G a N ,   a n d   B G a N ,   w i t a   l u m i n o us   l i g ht   s o ur c e   f o r   t he   c r e a t i o n   o f   2D E G .   B e c a us e   ph o t o de t e c t i o n   i a   s e m i c o n duc t o r   i s   b a s e o n   o r   w o r ks   w i t h   t h e   ge n e ra l   r u l e ,   i t   i s   t h e   f o r m a t i o n   o f   e l e c t r o n - h o l e   pa i r s   u nde r   t h e   a c t i o n   o f   l i g h t   w h e p h o t o n s   ha v e   a n   e n e r gy   e qua l   t o   o r   l e s s   t ha n   t h e   ga p   (E g o f   t h e   s e m i c o n duc t o r T h e   purpo s e   of   t hi s   pa pe i s   t o   m o de l   t h e   e l e c t ri c a l   a n d   o pt i c a l   c h a ra c t e ri s t i c s   o f   t h i s   d i o de   a n d   t r y   t o   e nh a n c e   t h e m .   T hi s   r e s e a r c w i l l   b e   b a s e o t h e   p h y s i c a l   a nd   o pt i c a l   c h a ra c t e ri s t i c s   o f   t h e   m a t e r i a l s   e m p l oy e d,   a n d   i t   s h o ul r e s ul t   i t h e   c r e a t i o o f   e ff i c i e n t   s t r uc t u r e s .           (a )   (b )     F i gu r e   1 .   S c h e m a t i c   s t ruc t u r e   3d   o f   ( a A l G a N / G a N   M S M   p h o t o de t e c t o r   a n d   ( b A l G a N / G a N / B G a N / M S M   ph o t o de t e c t o r       T h e   A L G a N / G a N   p h o t o de t e c t o r   F i g u r e   2 (a )   i s   p r o duc e o a   c - pl a n e   s a pp h i r e   s ub s t r a t e   a n d   c o n s i s t s   of   a   5 0   nm   t hi c G a N   b uf fe r   l a y e r ,   a   100   nm   t h i c k   G a N   l a y e r   (do pi ng  n= 1e 16   c m 3 ) ,   a 8   nm   t hi c A l 0. 25G a 0 . 75N   n uc l e a t i o n   a r e a   (do pi n N = 1e 16),   a n a   6   nm   t h i c A l 0. 25G a 0 . 75N   a c t i v e   l a y e r   (do pi n g   N = 5e 18  c m 3 ) .   F o r   t h e   n - t y pe   S c h o t t ky   c o n t a c t ,   pl a t i num   m e t a l   (p t e l e c t r o de s   w i t h   a   t hi c k n e s s   of   n m   a r e   us e d.   T hi s   s e t up  e nha n c e s   t h e   p h o t o s e n s i t i v e   s ur f a c e   w h i l e   l e a v i n t h e   dy n a m i c   b e ha v i o r   t h e   s a m e .   A s   a   r e s ul t ,   t hi s   pl a na s t ruc t u r e ,   A l - G a N / B G a N   M S M   p h o t o de t e c t o r ,   w hi c ha s   a   de s i g s i m i l a t o   t ha t   o f   a   f i e l d - e f f e c t   t ra ns i s t o a nd   a   l a rg e   b a nd w i d t h ,   m a k e s   i t   a i d e a l   c o m p o ne nt   f o o p t o e l e c t ro ni c   i nt e g ra t e d   c i rc u i t s   [ 3 1 ] .     In  F i gu r e   2 (b ),   w e   ha v e   t h e   s a m e   s t r uc t u r e ,   i n c l udi n g ,   i n   a dd i t i o n ,   a   3 nm - t h i c B 0. 0 3G a 0 . 99N   l a y e r   b e t w e e n   t h e   n - G a N   a nd  G a N   t a npo n   l a y e r .   T h e   p r o po s e de v i c e   s t r uc t u r e   w a s   m o de l e a n d   a pp ro pr i a t e l y   f i n e - m e s h e d   t hr o ug h o ut   t h e   s i m u l a t i o by   c o m put a t i o n a l l y   s o l v i n t h e   e l e c t r o n   a n d   h o l e   c o n t i n u i t y   e qua t i o n s   a n d   t h e   t w o - di m e n s i o n a l   P o i s s o n ' s   e qu a t i o n   i a   f i n i t e   n u m b e r   o f   po i n t s   t ha t   c o m p r i s e   t h e   m e s o f   t h e   s t a t e s t ruc t u r e .   T h e   f un da m e nt a l   s i m u l a t i o p a r a m e t e r s   t a ke n   i n t o   a c c o un t   a t   300   K °   a r e   s h o w n   i T a b l e   1   [32] - [3 6 ].     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A l G aN / G aN   MSM   U V   pho t od e t e c t or   w i t hout   and   w i t B G a N   bac k - bar r i e r   l ay e r     ( A i c B e n y e t t o u )   593       (a )     ( b )         (c )   ( d )     F i gu r e   2 .   S c h e m a t i c   o f   t h e   (a A l G a N / G a N   M S M   p h o t o de t e c t o r ( b)   AlG a N/G a N /B - G a M S M   pho t o de t e c t o r ,   ( c)   m e s h i n g   o f   t h e   A l G a N / G a N   M S M   p h o t o de t e c t o r ,   a n d   ( d m e s h i ng  o f   t h e   A l G a N / G a N / B G a N   M S M   ph o t o de t e c t o r       T a b l e   1 .   T h e   p h y s i c a l   m o de l   p a r a m e t e r s   a s s u m e a t   T = 300   K   P a ra m e t e r s   In d i c a t i o n   G a N   A l X G a X - 1N   BX   G a X - 1   N   Ba n d g a p   e n e r g y      3 . 4   e V   3 . 8 8 e V   3 . 3 2 e V   M a t e ri a l   p e r m i t t i v i t y      9 , 5   1 0 . 3 2   8 . 8 5 9   T h e   c a rri e l i fe t i m e s   o f   e l e c t r o n s      1 × 1 0 - 9s   1 ×   1 0 - 9s   5 × 1 0 - 9s   T h e   c a rri e l i fe t i m e s   o f   h o l e s      1 × 1 0 - 9s   1   ×   1 0 - 9s   5 × 1 0 - 12s   M o b i l i t y   o f   e l e c t r o n      9 0 0 c m 2 / V   s   6 0 0 c m 2 / V   s   5 0     c m 2 / V   s   M o b i l i t y   o f   h o l e     1 0   c m 2 / V   s     1 0   c m 2 / V   s   4 0   c m 2 / V   s   T h e   e l e c t r o n   a ff i n i t y     4 . 1   3 . 8 2   4 . 1 0 8   T h e   e l e c t r o n   d e n s i t y   o s t a t e s      1 , 0 8 × 1 0 1 9   c m - 3   2 . 0 7   ×   1 0 1 8 c m - 3   2 . 9 6 × 1 0 1 8 c m - 3   T h e   h o l e   d e n s i t y   o s t a t e s      1 . 1 6 × 1 0 1 9 c m - 3   1 . 1 6   ×   1 0 1 9 c m - 3   3 . 9 6 × 1 0 1 8 c m - 3       3.   R ES U LTS   A N D   D I S C U S S I O N     F i gu r e   3   de pi c t s   t h e   e n e r gy   b a n di a g r a m   f o r   an   A l G a N / G a N   i n   F i gu r e   3( a a n a n   A l G a N / G a N / B G a N   M S M   p h o t o de t e c t o r   i da rk n e s s   a nd   l i g ht   i F i gu r e   3(b ) .   N um e r i c a l   s i m ul a t i o i s   a   v e r y   us e f ul   t e c h ni que   f o r   i n v e s t i ga t i n p h y s i c a l   e v e n t s   i n   de v i c e s   t h a t   i n f l ue n c e   e l e c t r i c a l   a n o pt i c a l   p r o pe rt i e s .   A t   r o o m   t e m pe ra t u r e ,   s i m ul a t i o n   r e s ul t s   w e r e   a c h i e v e us i ng  A t l a s   S i l v a c o   s of t w a r e   a n t h e   S h o c kl e y - Re a d - H a l l   (S R H m o de l   (300  K ) .   T h e   e n e r gy   b a n d   di a g r a m   w a s   m o de l e ut i l i z i ng  B L A Z E ,   w hi c h   i s   i nt e r f a c e w i t h   A T L A S .   F o III - V ,   II - V I ,   a n de v i c e s   w i t h   po s i t i o n - de pe n de n t   b a n s t ruc t u r e s   ( h e t e r o j un c t i o n s ) ,   B L A Z E   i s   a   v e r s a t i l e   2 - de v i c e   s i m ul a t o r.   M o di f i c a t i o n s   t o   t h e   c ha r ge   t ra n s po rt   e qu a t i o n s   i B L A Z E   a c c o m m o da t e   t h e   i m pa c t s   o po s i t i o n a l l y   de pe n de n t   b a n s t r uc t u r e s .   T w o   S c h o t t k y   b a rr i e r s   l i n ke b a c k - to - b a c pr o v i de   t h e   f un d a m e nt a l   b ui l di n g   b l o c of   a n   M S M   s t r uc t u r e .   T h e   t o t a l   o f   t h e   t w o   de pl e t i o n   w i dt h s   ri s e s   i t a n de m   w i t h   t h e   a ppl i e vo l t a ge .   T h e   w h o l e   b a rri e r ' s   e l e c t r o n   i s   f a r   b i gge r   t h a t h e   b a rr i e r   i t s e l f .   T h e   t w o   de pl e t i o n   a r e a s   c o m e   i n t o   c o n t a c t   w i t o n e   a n o t h e a t   t h e   r e a c h - t hr o ug h   v o l t a ge ,   V r t ,   a n d   t h e   t o t a l   p r e c i s e l y   m a t c h e s   t h e   f l a t   b a n d   vo l t a ge ,   V F B .   A s   t h e   s uppl i e v o l t a ge   c a us e s   t h e   e ff e c t i v e   ho l e   b a rr i e r   t o   f a l l ,   t h e   h o l e   c urr e nt   ra p i dl y   r i s e s .   A n o d e   A lG a N   A lG a N     G a N   G a N   S a p p h ire   C a th o d e       6nm        8 n m     1 0 0 n m                               50nm          236nm         6 n m   6 n m                 8 n m     1 0 0 n m                     3 n m     5 0 n m               A n o d e   A l Ga N     A l Ga N                                                             Ga N   Ga N   S a p p h i r e   Ca t h o d                                                       B G a N       2 3 3 n m                                                       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i V o l .   40 ,   N o .   2 ,   N o v e m be r   20 25 :   590 - 600   594       (a )   (b )     F i gu r e   3 .   B a n d   D i a g r a m   o f   ( a A l G a N / G a N   M S M   p h o t o de t e c t o r   a nd  ( b )   A l G a N / G a N / B G a N / M S M   ph o t o de t e c t o r       F i gu r e   4 ,   s h o w s   t h e   e l e c t ri c a l - f i e l M S M   p h o t o de t e c t o r   i d a r a n d   l i g h t   c o n di t i o n s   a n d   w i t h o ut   t h e   B G a N .   W i t h o ut   t h e   B G a N   l a y e r ,   t h e   e l e c t r i c a l   f i e l a t   t h e   i nt e r f a c e   of   t h e   l a y e r   t ha t   r e c e i v e s   t h e   i l l u m i na t i o (A l G a N i n c r e a s e s   f r o m   2 . 94e V / c m   i t h e   d a r t o   6. 88e V / c m   i t h e   l i g h t ;   h o w e v e r ,   w h e t h e   B G a N   l a y e r   w a s   us e d,   t h e   e l e c t ri c a l   f i e l i n c r e a s e t o   3 . 01e 5   V / c m   i t h e   d a r k   a nd  6 . 93e 5   V / c m   i t h e   l i g ht .   E l e c t r o m a g n e t i c   w a ve   t ra n s m i s s i o n   a n a l y s i s ,   o r   s e m i c o n duc t o r   a na l y s i s ,   m a y   b e   us e t o   a n a l y z e   t h e   e n e r g y   f l ow   a c r o s s   M S M   ph o t o de t e c t o r s .   P - i - p h o t o de t e c t o r s   a n d   m e t a l - s e m i c o n duc t o r - m e t a l   (M S M ph o t o de t e c t o r s   b o t h   w o r o n   t h e   s a m e   p r i n c i p l e s .   T h e i r e a c t i o i s   c o nn e c t e t o   t h e   c u rr e n t   p r o duc e i t h e   de pl e t i o a r e a   o f   t w o   S c h o t t ky   di o de s   by   e l e c t r o n - h o l e   pa i r s   t ha t   a r e   s e pa r a t e d   by   a e l e c t ri c   f i e l d.   I t hi s   w o r k,   w e   us e A l G a N   a l l o y   a s   t h e   a c t i v e   l a y e r   b e c a us e   i t   i s   a   di r e c t   b a nd   ga p   s e m i c o n duc t o a n d   ha s   h i g c h e m i c a l   r e s i s t a n c e ,   hi g r a d i a t i o n   r e s i s t a n c e ,   a n d   h i g g a p   e n e r gy ,   a s   s h o w n   i F i gu r e s   4( a a n d   (b ).           (a )   (b )     F i gu r e   4 .   E l e c t r i c a l   f i e l o f   ( a )   A l G a N / G a N   M S M   p h o t o de t e c t o r   a nd  ( b )   A l G a N / G a N / B G a N   M S M   ph o t o de t e c t o r       F i gu r e   5   s h o w s   t h e   I - V   p r o pe r t y   of   t h e   M S M   p h o t o de t e c t or  i b o t h   da r k   a n d   l i g h t   e n v i r o n m e n t s ,   w i t a n d   w i t h o ut   B G a N .   F i gu r e   5 (a )   i s   w i t h o ut   B G a N ;   w e   ge t   8 . 74e - 5A   i da rk n e s s   a n d   2 . 6   m A   i i l l u m i na t i o a t   V a n o de   =   20   V ;   t h e   s e n s i t i v i t y   (I  i l l u m i na t i o n / I   da rk)   i s   28 . 60 .   A s   a   r e s u l t ,   w i t B G a N ,   w e   ha v e   9. e - A   i n   t h e   da rk  a nd  2. m A   i n   i l l um i n a t i o n   a t   V a n o de   =   20V ,   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   5(b ) .   T h e   s e n s i t i v i t y   (I  i l l u m i na t i o n/ d a r k)   i s   29. 3 4.   D ue   t o   t h e   m a t e ri a l s '   e f f i c i e n t   m a na ge m e n t   o f   t w o - di m e n s i o na l   ga s   i n   t h e   G a N   c h a nn e l   a n d   B G a N ,   t hi s   de v i c e   i s   c l e a rl y   a   b e t t e o pt i o f o r   p h o t o s e n s i t i v i t y   a ppl i c a t i o n s   a s   i t   h a s   l o w e r   da rk  c u rr e n t   a nd  hi g h e r   p h o t o s e n s i t i v i t y   w i t h   a n d   w i t ho ut   B G a N .   I F i g u r e   6,   w e   s h o w   t h e   i l l um i na t i o n   c urr e n t s   i t h e   M S M   p h o t o de t e c t o r   w i t a nd  w i t h o ut   B G a N .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A l G aN / G aN   MSM   U V   pho t od e t e c t or   w i t hout   and   w i t B G a N   bac k - bar r i e r   l ay e r     ( A i c B e n y e t t o u )   595       (a )   (b )     F i gu r e   5 .   I - V   c ha r a c t e r i s t i c s   o f   ( a )   A l G a N / G a N   M S M   p h o t o de t e c t o r   a n d   ( b A l G a N / G a N / B G a N / M S M   ph o t o de t e c t o r   i n   da rk n e s s           F i gu r e   6 .   T h e   i l l u m i na t i o c urr e nt s   i t h e   M S M   p h o t o de t e c t or  U V   w i t h   a n d   w i t h o ut   B G a N       T h e   c urr e nt   t h a t   i s   p r o duc e a s   a   r e s ul t   o f   ph o t o n   a b s o r pt i o i s   k n o w n   a s   p h o t o c urr e n t ,   a l s o   k n o w n   as   p h o t o ge n e ra t e d   c u rr e nt .   D a r c u rr e nt   i s   t h e   c u rr e n t   t ha t   e xi s t s   w h e n   n o   l i g ht   i s   i m pi n ge o t h e   de t e c t o r   a n i s   p r o duc e t h e rm a l l y   o r   t hr o ug h   p h o n o i nt e r a c t i o n.   W h e n   l i g ht   c o nt a i ni n g   p h o t o n s   o f   a   h i g e n o ugh  e n e r gy   s t r i ke s   a   s e m i c o n duc t o r' s   s u r f a c e ,   t h e   p h o t o m a y   be   a b s o r be d ,   a nd  e l e c t r o n - h o l e   p a i r s   m a y   fo r m .   F o a   p h o t o t o   a b s o r b ,   o c c ur ,   a n d   m o v e   a n   e l e c t r o n   f r o m   t h e   v a l e n c e   b a n d   t o   t h e   c o n duc t i o b a n d ,   i t s   e n e r g y   m us t   b e   l a r ge r   t ha o e qua l   t o   t h e   s e m i c o n duc t o m a t e r i a l ' s   b a nd  g a p.   T h e   p h o t o n ' s   e n e r gy   c a b e   l i n ke t t h e   l i g h t ' s   w a v e l e n gt o f r e que n c y ,   a s   i l l us t ra t e b y   us i n a   B G a N   l a y e r .   T h e   pe r f o r m a n c e   o f   a   ph o t o de t e c t o r   i s   de t e rm i n e d   by   t h e   da r k   c u rr e nt ;   t h e   b e t t e i f   i t s   v a l ue   i s   s m a l l .   T h e   c o m pa r i s o o f   t h e   D a rk  c urr e n t / P h o t o c urr e n t   a t   t e m pe ra t u r e   of  300  K   f o r   v o l t a ge   of  20V   of  t h e   p h o t o de t e c t o r   w i t a n d   w i t h o ut   l a y e r   of   B G a N   a r e   s h o w n   i T ab l e   2.   F o r   3 b o r o n   c o n c e nt r a t i o n ,   w e   ob t a i n e l a r ge   i n c r e a s e   in   t h e   l a y e r   r e s i s t i v i t y ;   t h e   da r k   c u rr e n t   i t h e   B G a N   de c r e a s e d .   In  F i gu r e   7 ,   w e   i l l us t r a t e   t h a t   t h e   a v a i l a b l e   p h o t o c urr e nt   i s   a   f un c t i o o f   w a v e l e n gt h .   T h e   m a xi m u m   ph o t o c urr e n t   i s   o b t a i n e a t   a r o und  0 . 350   μ m   o f   i n c i de nt   l i g ht   b e c a us e   t h e   s e m i c o n duc t o r   a b s o r b s   t h e   m o s t   l i g ht   a t   t hi s   w a v e l e n gt h ;   w e   ge t   1. 56e - 7   A   w i t h o ut   B G a N   a n d   1. 85e - A   w i t B G a N   i t h e   M S M   U V   P h o t o de t e c t o r .       T a b l e   2 .   D e v i c e ’s   c o m pa r i s o i d a r k n e s s   a nd  i l l um i n a t i o n   c urr e nt   D e v i c e   D a rk   c u rre n t   Il l u m i n a t i o n   c u rr e n t   Re f   A   s t u d y   o f   BG a N / G a N   P h o t o - d e t e c t o U V / Bl u e   Be t w e e n   1 0 - 4 A   a n d   1 0 - 3A   b e t w e e n   0 . 0 0 2 A   a n d   0 . 0 0 7 A   [2 4 ]   A l G a N / G a N   M S M   p h o t o d e t e c t o U V   w i t h o u t   BG a N   8 . 7 4 e - 5A   0 . 0 2 6 A   T h i s   w o rk   A l G a N / G a N   M S M   p h o t o d e t e c t o U V   w i t h o u t   BG a N   9 . 2   e - 5A   0 . 0 2 7 A   T h i s   w o rk   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i V o l .   40 ,   N o .   2 ,   N o v e m be r   20 25 :   590 - 600   596   E  = hυ  =h* c / ,   ( 1)       =   oR  h*c = 1.24   ( 2)     E g A l GaN = 3.88 e v     = 1 . 24      = 1 . 24 3 . 88     = 0 . 320 µm   W h e r e   E   i s   t h e   e n e rgy   o f   t h e   p h o t o n,   i s   P l a n c k s   c o n s t a nt ,   ν  i s   t h e   o pt i c a l   f r e que n c y   of   t h e   p h o t o n,   c   i s   t h e   s pe e of   l i g ht ,   a n d   λ  i s   t h e   w a v e l e n gt a t   w h i c t h e   l o w e s t   e n e rgy   ph o t o c a b e   de t e c t e a n d   w h o s e   e n e rg i s   e qua l   t o   t h e   b a n d   ga p .   In  F i gu r e   8 w e   s h o w   t h e   o pt i c a l   r e s po n s e   o f   t h e   M S M   U V   ph o t o de t e c t o r   w i t a nd  w i t h o ut   B G a N .   W e   ob t a i n e a   1 A / W   w i t h o ut   B G a N   a n a   23   A / W   w i t h   B G a N ,   w i t h   m a x i m um   r e s po n s i v i t y   a t   a n   o pt i c a l   w a ve l e n gt o f   0. 35 0   μ m.   T h e   r a t i o   o f   e l e c t r i c a l   o ut put   t o   o pt i c a l   i n p ut   i s   t h e   m e a s u r e   o f   a   p h o t o de t e c t o r ' s   s e n s i t i v i t y .   It s   de f i ni t i o n   i s   t h e   ra t i o   of   i n c i de n t   o pt i c a l   pow e r   t o   ph o t o ge n e r a t e c urr e nt .   R e a c t i v i t y   i s   f r e que n t l y   e xpr e s s e a s   a m pe r e s   pe w a t t ,   o r   v o l t s   pe r   w a t t ,   i r e l a t i o n   t o   i n c i de nt   ra di a n t   po w e r .   B o t h   t h e   w a ve l e n gt h   o f   t h e   i n c i de n t   l i g h t   a n d   t h e   b a n d   ga p   o f   t h e   m a t e r i a l   e m pl oy e t o   c r e a t e   t h e   p h o t o de t e c t o r   a f fe c t   r e s po n s i v e n e s s .     = ћ =  =   [ µ ] 1 . 24 = × 1 . 24 [ µ ]   ( 3)           F i gur e  7 S pe c t r a l   r e s po ns e   of  a  UV  M S M   p ho t o de t e c t o r           F i gu r e   8 .   R e s po n s i v i t y   of   a   U V   M S M   p h o t o de t e c t o r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A l G aN / G aN   MSM   U V   pho t od e t e c t or   w i t hout   and   w i t B G a N   bac k - bar r i e r   l ay e r     ( A i c B e n y e t t o u )   597   In  F i gu r e   9,   w e   s h o w   t h e   qua nt u m   e f f i c i e n c y   of   t h e   de v i c e .   W e   o b t a i n e a   m a o f   88%  w i t h o ut   B G a N   a n 90 w i t h   B G a N ,   a n d   a t     =   0. 350  µ m ,   w e   go t   a   m ax   o f   68%  w i t h o ut   B G a N   a n 81%  w i t B G a N .   T h e   de v i c e   i s   a b l e   t o   de t e c t   m a i n l y   U V   r a di a t i o n.   T h e   qu a n t u m   e f f i c i e n c y   (η),   w h i c h   i s   t h e   ra t i o   o f   t h e   n u m b e o f   e l e c t r o n s   c r e a t e t o   t h e   n u m b e r   o f   p h o t o n s   i m pi n g i n g   o t h e   de t e c t o r ,   i s   a   c r uc i a l   pa ra m e t e f o e v a l ua t i n g   t h e   de t e c t o r ' s   pe r f o r m a n c e .   I o t h e t e rm s ,   i t   i s   o f t e n   s t a t e d   i pe r c e nt a ge   u ni t s   a nd  m a y   be   de s c r i b e a s   t h e   e f f i c i e n c y   of   c o n v e r t i n g   a   p h o t o n   t o   a e l e c t r o n .   A   p h o t o de t e c t o r   w i t h   a   qu a n t u m   e f f i c i e n c y   of   o n e   w o ul b e   pe r f e c t .   T h e   qu a nt um   e f f i c i e n c y   of   a l l   p h o t o de t e c t o r s   i s   r e a l l y   l e s s   t ha o n e .   F i gu r e   10  i l l us t ra t e s   t h e   p h o t o de t e c t o r   M S M   U V ' s   a b s o r pt i o n   a nd  t ra n s m i s s i o n   i n   r e l a t i o n   t o   t h e   i n c i de nt   l i g h t ' s   w a v e l e n gt h .   T h e   a b s o r pt i o m a y   b e   e xpa n de by   us i n g   t h e   a l l o y s   (A l ,   G a ,   B )   N ;   t h e   de t e c t i o t hr e s h o l d   c a b e   a dj us t e d   t o   c o l l e c t   t h e   m o s t   p h o t o n s   w h i l e   m i ni m i z i n g   p h o t o t r a n s m i s s i o n .   T h e y   a r e   b e t t e r   t h a t h o s e   o f   a   p h o t o de t e c t o r   w i t h o ut   B G a N ,   w h i c ha s   a   d i r e c t   b e a ri n g   o e f fe c t i ve n e s s .   T h i s   ha s   a   d i r e c t   i m p a c t   o e f f i c i e n c y   η.   W e   o b t a i n e a a b s o r pt i o n   o f   0. 97  w i t h   B G a N   a n d   0. 8 w i t h o ut   B G a N   a t     =   0 . 350   µ m ,   a s   w e l l   a s   a   t ra n s m i s s i o n   o f   0. 03   w i t B G a N   a nd  0 . 12   w i t h o ut   B G a N .   F i gu r e   1 i l l us t ra t e s   t h e   c a pa c i t a n c e   a s   a   f un c t i o n   o f   t h e   vo l t a ge   w i t a n w i t h o ut   B G a N .   T h e   c a pa c i t a n c e   pe r   u n i t   a r e a   o f   t h e   f ul l y   de pl e t e s e m i c o n duc t o i s   e qu a l   t o   t ha t   o f   a   p a ra l l e l - pl a t e   c a p a c i t o r .   T w vo l t a ge   r a n ge s   c a n   b e   us e t o   de s c r i b e   h o w   a n   M S M   s t r uc t u r e ' s   d i f fe r e n t i a l   c a p a c i t a n c e   v a ri e s .   T h e   r e s ul t i n g   c a pa c i t a n c e   pe r   u n i t   a r e a   w h e n   V < V R T   i s   c a us e by   t w o   c a pa c i t a n c e s   c o n n e c t e i s e r i e s .   T h e   s e m i c o n duc t o i s   t o t a l l y   e xha us t e d   a t   V > V R T ,   a nd   t h e   c a p a c i t a n c e   pe u n i t   a r e a   i s   e qu a l   t o   t ha t   o f   a   p a r a l l e l - pl a t e   c a pa c i t o r .   O u r   de v i c e ,   i n   t h i s   c o nt e xt ,   t h e   t o t a l   c a p a c i t a n c e   pe r   u ni t   a r e a   c o m e s   f r o m   t w o   de pl e t i o n   z o n e s   b e t w e e n   t h e   m e t a l   e l e c t r o de s   a n t h e   s e m i c o n d uc t o r   i . e . ,   t w o   S c h o t t k y   di o de s   i s e ri e s .           F i gu r e   9 .   E f f i c i e n c y   of   t h e   U V   M S M   p h o t o de t e c t o r           F i gu r e   10 .   A b s o r pt i o a nd  t r a n s m i s s i o n   o f   a   U V   M S M   p h o t o de t e c t o r        = 1 1 + 1 2   (4)      O ur  de v i c e   h a s   a   pl a na r   a n d   s y m m e t r i c a l   s t r uc t u r e ,   s o   C1= C 2.      = 1 2 2 (  + )   (5)      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i V o l .   40 ,   N o .   2 ,   N o v e m be r   20 25 :   590 - 600   598   W h e r e   q   i s   t h e   e l e m e n t a r y   c h a rge ,   ε  i s   t h e   pe rm i t t i v i t y   of   t he   s e m i c o n duc t o r ,   N D   i s   t h e   do pi n c o n c e nt r a t i o (do n o r ) ,   V b i   i s   t h e   b ui l t - i n   po t e n t i a l ,   a n d   V R T   i s   t h e   R e a c h i ng  T hr e s h o l V o l t a ge .   I n   F i gu r e s   1 1(a ) - (b ),   w e   ge t   w i t h   B G a N   7 . 49   e - 15  F   a n d   w i t h o ut   B G a N   7 . 44  e - 15   F ,   w h i c a r e   l o w   v a l ue s   i n di c a t i v e   o f   l ow   l e a ka ge   c urr e n t   c o m pa r e t o   w ha t   e xi s t s   i t h e   l i t e ra t u r e .   F i gu r e   12   s h o w s   t h e   s pe e o f   t h e   M S M   p h o t o de t e c t o r   w i t h   a n d   w i t h o ut   B G a N .   W e   a na l y z e   t h e   r i s e - t i m e   r e s po n s e   o f   o ur   pl a na s t r uc t u r e   w i t a n d   w i t h o u t   B G a N .   I t h e   c a t h o de   c u rr e nt   i 0V   b i a s ,   i . e . ,   s o l a c e l l   m o de ,   t h e   t ra n s i e n t   r e s po n s e   i s   a na l y z e b e c a us e ,   w i t t h e   b i a s   v o l t a ge ,   t h e   c a rr i e r s   d ri f t   f a s t e r ,   s o   w e   c a nn o t   p r e di c t   t h e   i nt r i n s i c   t r a n s i e nt   b e ha v i o o f   t h e   de v i c e .   F r o m   F i gu r e s   12(a ) - (b ) ,   w e   s a w   t ha t   t h e   s pe e o t h e   p h o t o de t e c t o r   w i t h   a n w i t h o ut   B G a N   i s   a l m o s t   t h e   s a m e .   W e   ob s e r v e   t h a t   o ur  de v i c e   h a s   a   f a s t   t r a n s i e nt   r e s po n s e   w i t h   a n d   w i t h o ut   B G a N .   O u M S M   p h o t o de t e c t o r   w i t a n d   w i t h o ut   B G a N   o pe ra t e s   i n   t h e   ra n ge   o f   e 17  kH z   w i t h   a   p h o t o c ur r e n t   o f   7. 82  e - A .   T h e   p h o t o de t e c t o r   s pe e i s   o n e   o f   t h e   m a i pa ra m e t e r s   t c o n s i de r   w h e e v a l ua t i n g   t h e   p h o t o de t e c t o r   pe r f o r m a n c e .           ( a )   (b )     F i gu r e   1 1.   C a pa c i t a n c e s   o f   ( a w i t h o ut   B G a N   A l G a N / G a N   M S M   p h o t o de t e c t o r   a nd  ( b w i t B G a N   A l G a N / G a N / B G a N / M S M   p h o t o de t e c t o r           (a )   (b )     F i gu r e   12 .   T ra n s i e n   r e s po n s e   o f   ( a )   A l G a N / G a N   M S M   p h o t o de t e c t o r   a n d   ( b A l G a N / G a N / B G a N / M S M   ph o t o de t e c t o r       4.   C O N C LU S I O N     A   hi g h - s e n s i t i v i t y   i l l u m i na t e A l G a N / G a N / B G a N   M S M   u l t ra v i o l e t   ph o t o de t e c t o r   h a s   b e e n   de s i g n e d   a n d   c ha ra c t e ri z e d   us i n g   t h e   S i l v a c o   s i m u l a t o r .   T h e   p r o po s e p h o t o de t e c t o r   e x h i b i t e d   hi g e f f i c i e n c y   η  of  90%   o b t a i n e d   by   us i n g   a   B G a N   l a y e r .   H ow e ve r ,   b e c a us e   of   t h e   i n c r e a s e d   e l e c t ri c a l   f i e l d   a nd  hi g c u rr e n t s   c a us e by   t h e   a dd i t i o n   o f   B G a N ,   t h e   ra t e   o f   e xc e s s   po r t   r e c om b i na t i o n   de c r e a s e s .   T hi s   g a dge t   c a n   b e   a ppl i e t o   a   v a r i e t y   of   U V - r e l a t e a ppl i c a t i o n s .   W e   o b t a i n e a   hi g h   p h o t o c urr e n t   e qua l   t o   26   m A   a n 27  m A   w i t a nd  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A l G aN / G aN   MSM   U V   pho t od e t e c t or   w i t hout   and   w i t B G a N   bac k - bar r i e r   l ay e r     ( A i c B e n y e t t o u )   599   w i t h o ut   B G a N ,   r e s pe c t i v e l y ,   un de i l l u m i na t i o a t   20 V .   T h e   r e s u l t s   s h o w   t ha t   t h e   hi g h - qu a l i t y   A l G a N / G a N / B G a N   M S M   p h o t o de t e c t o r   U V   s t r uc t u r e   p r o p o s e a   de v i c e   w i t l o w   c os t .   T hi s   de v i c e   c a b e   us e i n   di f f e r e n t   a pp l i c a t i o n s   i t h e   U V   ra n ge .       F U N D I N G   I N F O R M A TI O N   A ut h o r s   s t a t e   n o   f un d i n g   i n v o l v e d.       C O N F LI C O F   I N T ER ES S TA T EM EN T   A ut h o r s   s t a t e   n o   c o n f l i c t   o f   i nt e r e s t .       D A TA   A V A I LA B I LI T Y   D a t a   a v a i l a b i l i t y   i s   n o t   a ppl i c a b l e   t o   t hi s   pa pe a s   n o   n e w   d a t a   w e r e   c r e a t e d   o a n a l y z e i t hi s   s t udy .       R EF ER EN C ES     [1 ]   J .   E .   B o w e r s ,   e t   a l . ,   R e c e n t   a d v a n c e s   i n   s i l i c o n   p h o t o n i c   i n t e g ra t e d   c i rc u i t s ,   P r o c .   S P IE   9774 T h e   In t e r n a t i o n a l   S o c i e t y   f o r   O p t i c a l   E n g i n e e r i n g v o l .   977402 ,   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 1 7 / 1 2 . 2 2 2 1 9 4 3   [2 ]   T e w f i k .   B A G H D A D L I,   S t u d y   o t h e   s t ru c t u ra l   a n d   e l e c t r o n i c   p r o p e rt i e s   o n e w   m a t e ri a l s   b a s e d   o n   III - N   a l l o y s   fo r   o p t o e l e c t r o n i c s ,   T h e s i s ,   U n i v e r s i t é   d e   L o rra i n e ,   F ra n c e ,   2009 .   [3 ]   E .   O z b a y ,   N .   B i y i k l i ,   I.   K i m u k i n ,   T .   T u t ,   T .   K a rt a l o g l u ,   a n d   O .   A y t u r ,   H i g h - p e r fo r m a n c e   s o l a r - b l i n d   p h o t o d e t e c t o r s   b a s e d   o n   A l / s u b   x / G a / s u b   1 - x / N   h e t e ro s t ru c t u r e s ,   I E E E   J .   Q u a n t u m   E l e c t r o n 2004 10 - 742   [4 ]   N .   Bi y i k l i ,   I.   K i m u k i n ,   T .   T u t ,   O .   A y t u r ,   a n d   E .   O z b a y ,   S o l a r - b l i n d   A l G a N - b a s e d   S c h o t t k y   p h o t o d i o d e s   w i t h   l o w   n o i s e   a n d   h i g h   d e t e c t i v i t y ,   A p p l .   P h y s .   L e t t ,   v o l .   8 1 ,   n o .   1 7 ,   2 0 0 2 ,   p p .   3 2 7 2 - 3 2 7 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 6 3 / 1 . 1 5 1 6 8 5 6   [5 ]   M .   Ra z e g h i   a n d   A .   R o g a l s k i ,   S e m i c o n d u c t o u l t ra v i o l e t   d e t e c t o r s ,   J .   A p p l .   P h y s . ,   v o l .   79 ,   n o .   10 1996 ,   d o i :   1 0 . 1 0 6 3 / 1 . 3 6 2 6 7 7 .   [6 ]   R.   W .   Ch u a n g ,   S .   P .   Ch a n g ,   a n d   S .   J .   C h a n g ,   G a l l i u m   n i t ri d e   m e t a l - s e m i c o n d u c t o r - m e t a l   p h o t o d e t e c t o r s   p r e p a re d   o n   s i l i c o n   s u b s t ra t e s ,   J o u r n a l   o f   A p p l i e d   P h y s i c s v o l .   102 ,   n o .   7 ,   2007 ,   d o i :   1 0 . 1 0 6 3 / 1 . 2 7 8 6 1 1 1   [7 ]   X .   L i ,   e t   a l . ,   R e c e n t   a d v a n c e s   i n   a v a l a n c h e   p h o t o d i o d e s ,   IE E E   J .   Q u a n t u m   E l e c t r o n ,   v o l   10 ,   n o .   4 2 004 ,   p p .   777 - 787   [8 ]   N .   Bi y i k l i ,   I .   K i m u k i n ,   O .   A y t u r ,   M .   G o k k a v a s ,   M .   S .   U n l u ,   a n d   E .   O z b a y ,   H i g h - s p e e d   v i s i b l e - b l i n d   G a N - b a s e d   i n d i u m t i n o x i d e   S c h o t t k y   p h o t o d i o d e s ,   A p p l .   P h y s .   L e t t ,   v o l .   79 2001 ,   d o i :   1 0 . 1 0 6 3 / 1 . 1 4 1 2 5 9 2 .   [9 ]   C.   J .   C o l l i n s ,   e t   a l . ,   I m p r o v e d   d e v i c e s   p e r fo r m a n c e   u s i n g   a   s e m i - t ra n s p a re n t   p - c o n t a c t   A l G a N / G a N   H e t e ro j u n c t i o n   P o s i t i v e - In t ri n s i c - N e g a t i v e   P h o t o d i o d e ,   A p p l .   P h y s .   L e t t ,   v o l .   75 1999 ,   d o i :   1 0 . 1 0 6 3 / 1 . 1 2 4 9 4 2   [1 0 ]   T .   K a s h i m a ,   e t   a l . ,   M i c r o s c o p i c   I n v e s t i g a t i o n   o A l 0 . 4 3 G a 0 . 5 7 N   o n   S a p p h i r e ,   J p n .   J .   A p p l .   P h y s ,   v o l .   3 8 ,   n o .   1 2 B,   1999,   d o i :   1 0 . 1 1 4 3 / J J A P . 3 8 . L 1 5 1 5   [1 1 ]   E .   M o n r o y ,   F .   O m n e s ,   a n d   F .   Ca l l e ,   W i d e - b a n d g a p   s e m i c o n d u c t o u l t ra v i o l e t   p h o t o d e t e c t o r s ,   S c i .   T e c h n o l ,   2003 ,   v o l .   1 8 ,   n 0 . 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 8 / 0 2 6 8 - 1 2 4 2 / 1 8 / 4 / 2 0 1   [1 2 ]   G W .   K h a n ,   e t   a l . I n 0 . 5 3 G a 0 . 4 7 A s   m e t a l - s e m i c o n d u c t o r - m e t a l   p h o t o d i o d e s   w i t h   ra n s p a r e n t   c a d m i u m   t i n   o x i d e   s c h o t t k y   c o n t a c t s ,   A p p l .   P h y s .   L e t t s . ,   v o l .   65 1930 - 1932 1 9 9 4   [1 3 ]   Y .   K .   Su ,   e t   a l . ,   G a N   a n d   In G a N   m e t a l - s e m i c o n d u c t o r - m e t a l   p h o t o d e t e c t o r s   w i t h   d i f fe re n t   S c h o t t k y   c o n t a c t   m e t a l s ,   J p n ,   J .   A p p l .   P h y s . ,   2 0 0 1 ,   v o l .   4 0 ,   2 0 0 1 ,   p p .   2996 - 2999.   [1 4 ]   P .   M a s ri ,   S i l i c o n   c a r b i d e   a n d   s i l i c o n   c a r b i d e - b a s e d   s t ru c t u r e s ,   t h e   p h y s i c s   o f   e p i t a x y ,   S u r f a c e   S c i e n c e   R e p o r t s ,   v o l .   48 2002 .   [1 5 ]   M c .   R.   Cl i n t o c k ,   K.   M a y e s ,   A ,   H a s a n ,   D.   S h i e l l ,   P .   K u n g ,   a n d   M .   Ra z e g h i ,   A v a l a n c h e   m u l t i p l i c a t i o n   i n   A l G a N   b a s e d   s o l a r - b l i n d   p h o t o d e t e c t o r s ,   A p p l i e d   P h y s i c s   L e t t e r s 2005 .     [1 6 ]   D .   G .   Z h a o ,   e t   a l . I n f l u e n c e   o f   d e fe c t s   i n   n - G a N   l a y e o n   t h e   r e s p o n s i v i t y   o S c h o t t k y   b a rri e r   u l t ra v i o l e t   p h o t o d e t e c t o r s ,   A p p l i e d   P h y s i c s   L e t t e r s ,   v o l .   9 0 ,   n o .   6 ,   2 0 0 7 .     [1 7 ]   J .   C.   Ca rra n o ,   T .   L i ,   P .   A .   G ru d o w s k i ,   R .   D .   D u p u i s ,   a n d   J .   C.   Ca m p b e l l ,   Im p ro v e d   d e t e c t i o n   o t h e   i n v i s i b l e ,   IE E E   Ci r c u i t s   D e v i c e s   M a g ,   v o l .   1 5 ,   1 9 9 9 .     [1 8 ]   K .   K i s h i n o ,   M .   Y o n e m a ru ,   A .   K i k u c h i ,   a n d   Y .   T o y o u ra ,   R e s o n a n t - c a v i t y - e n h a n c e d   U V   m e t a l - s e m i c o n d u c t o r - m e t a l   (M S M )   p h o t o d e t e c t o r s   b a s e d   o n   A l G a N   s y s t e m , ”  P h y s i c a   S t a t u s   S o l i d i   A   A p p l   R e s ,   v o l .   1 8 8 ,   n o .   1 ,   p p .   321 3 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 2 / 1 5 2 1 - 3 9 6 X (2 0 0 1 1 1 ) 1 8 8 : 1 < 3 2 1 : : A ID - P S S A 3 2 1 > 3 . 0 . CO ; 2 - 8 2001 .   [1 9 ]   Y .   Z .   Ch i o u ,   Y .   C .   L i n ,   a n d   C.   K .   W a n g ,   A l G a N   p h o t o d e t e c t o r s   p r e p a re d   o n   S i   s u b s t ra t e s ,   IE E E   E l e c t r o n   D e v i c e   L e t t e r s ,   v o l .   2 8 n o .   4 ,   p p .   264 2 6 6 ,   2 0 0 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / L E D . 2 0 0 7 . 8 9 3 2 2 4 .   [2 0 ]   S .   J .   C h a n g   e t   a l . ,   A l G a N   u l t ra v i o l e t   m e t a l - s e m i c o n d u c t o r - m e t a l   p h o t o d e t e c t o r s   g ro w n   o n   S i   s u b s t ra t e s , ”  S e n s   A c t u a t o r s   A   P h y s v o l .   1 3 5 ,   n o .   2 ,   p p .   502 5 0 6 ,   2 0 0 7 ,   doi 1 0 . 1 0 1 6 / j . s n a . 2 0 0 6 . 0 9 . 0 1 7 .   [2 1 ]   S .   P a n d i t ,   e t   a l . ,   D e v e l o p m e n t   o f   a   h i g h l y   s e n s i t i v e   U V   p h o t o d e t e c t o b a s e d   o n   g ra p h e n e   e l e c t r o d e   s t ru c t u r e   i n   A l G a N / G a N   H E M T   w i t h   p - G a N   m e s a   c o n f i g u ra t i o n ,   W i l e y   O n l i n e   L i b ra ry 2023 ,   d o i 1 0 . 1 0 0 2 / a d m i . 2 0 2 2 0 2 3 7 9 .   [2 2 ]   A .   K i l i n ,   e t   a l . ,   O p t i m i z a t i o n   o f   M S M   p h o t o d e t e c t o r   d e s i g n   b a s e d   o n   G a N   a n d   I n N / G a N / A l N   fo U V   d e t e c t i o n ,   a r X i v ,   h t t p s : / / a rx i v . o rg / a b s / 2 5 0 3 . 1 4 6 7 0 2025 .   [2 3 ]   M .   A l l a m ,   e t   a l . ,   S t u d y   o f   t h e   e f fe c t   o f   BG a N   l a y e i n c o r p o ra t i o n   i n   p h o t o d e t e c t o s t ru c t u r e :   O p t i c a l   a b s o r p t i o n   a n d   p h o t o c u rr e n t   e n h a n c e m e n t   i n   t h e   U V   ra n g e ,   T a y l o r   &   F r a n c i s   O n l i n e 2024 ,   d o i 1 0 . 1 0 8 0 / 0 3 7 7 2 0 6 3 . 2 0 2 4 . 2 3 9 0 0 9 1   [2 4 ]   B.   G .   V a s a l l o ,   e t   a l . ,   M o n t e   c a rl o   c o m p a ri s o n   b e t w e e n   In P - Ba s e d   d o u b l e - g a t e   a n d   s t a n d a r d   H E M T s ,   P r o c e e d i n g s   o f   t h e   1 s t   E u r o p e a n   M i c r o w a v e   In t e g r a t e d   Ci r c u i t s   Co n f e r e n c e U k ,   2006 ,   p p .   304 - 307.   [2 5 ]   B .   G .   V a s a l l o ,   e t   a l . Co m p a ri s o n   b e t w e e n   t h e   d y n a m i c   p e r f o r m a n c e   o f   d o u b l e -   a n d   s i n g l e - g a t e   A l I n A s / In G a A s   H E M T s ,   IE E E   T r a n s   o n   e l e c t r o n   d e v i c e s ,   v o l .   54,   n o .   11 2007.   [2 6 ]   S .   Z a f a e t   a l . D e s i g n i n g   o d o u b l e   g a t e   H E M T   i n   T C A D   f o r   T H z   a p p l i c a t i o n s ,   P r o c e e d i n g s   o f   2 0 1 3   1 0 t h   In t e r n a t i o n a l   B h u r b a n   Co n f e r e n c e   o n   A p p l i e d   S c i e n c e s   &   T e c h n o l o g y   ( IB CA S T ) ,   I s l a m a b a d ,   P a k i s t a n ,   2 0 1 3 .   [2 7 ]   S .   R.   K u m a r ,   A .   M o h a n b a b u ,   N .   M o h a n k u m a r ,   a n d   D .   G .   Ra j ,   S i m u l a t i o n   o I n G a A s   S u b - c h a n n e l   D G - H E M T s   f o r   a n a l o g / RF   a p p l i c a t i o n s ,   In t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E l e c t r o n i c s ,   2017 ,   p p .   1 - 21 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.