近日，我院宽禁带半导体材料与器件课题组在非晶态氧化镓基日盲深紫外光电探测器方面取得进展。相关研究成果以重庆师范大学为第一单位，本科生余辰曦、李泓霖副教授为共同第一作者，李万俊教授、唐燕博士、叶利娟副教授为共同通讯作者，在国际核心期刊《Advanced Optical Materials》（JCR Q1, IF=9.0）上发表题为“Flexible and Self-Powered Photoelectrochemical-Type Solar-Blind Photodetectors Based on Ag Nanowires-Embedded Amorphous Ga2O3 Films”的学术论文。
日盲深紫外（200 nm~280 nm）光电探测技术，以其对太阳光背景噪声的强“免疫性”，展现出卓越的灵敏度和极低的虚警率，在非视距保密通信、导弹预警、空间探测等诸多军民应用领域展现出巨大潜力。尽管当前基于光电倍增管(PMT)和硅基光电探测器的日盲紫外成像设备已相对成熟，但PMT因其体积大、成本高昂以及高电压要求等局限性，在深紫外线中的应用受到制约。因此，开发新型、经济高效的日盲深紫外探测技术是当前的研究热点。近年来，超宽带氧化镓(Ga2O3)以其超宽的禁带（约4.5~5.3 eV）、高击穿场强、高透明度及优异的稳定性等特点，成为研制高性能日盲深紫外探测器的理想之选。为此，课题组以一种简单且低成本的方式，成功在铟锡氧化物涂层聚萘乙酸乙二醇酯（ITO/PEN）基底上，通过一步溅射法制备了非晶氧化镓（a-Ga2O3）薄膜，进而构建了用于日盲深紫外探测的新型光电化学型光电探测器件（PEC-PDs）。为了进一步提升器件性能，将银纳米线（Ag NWs）嵌入在a-Ga2O3薄膜中制备了高性能自供电a-Ga2O3@Ag NWs PEC-PDs。基于实验和理论计算，证实了Ag NWs的引入不仅降低了电荷转移电阻和势垒，还增强了银纳米线/a-Ga2O3界面的内置电场，从而协同促进了电子的高效传输。因此，相较于a-Ga2O3 PEC-PDs，经Ag NW修饰的PEC-PDs的关键性能参数（包括响应度11.23 mA/W和响应时间0.07/0.09 s）提升了近两倍。此外，Ag NW修饰的PEC-PDs还展现出卓越的机械柔韧性和出色的疲劳耐久性，在经受500次弯曲循环后，仍能维持约95%的初始光响应电流和响应度。这项研究为通过精细的光阳极工程设计研制高性能柔性自供电PEC-PD提供了有益参考。
图1：a-Ga2O3@Ag NWs复合结构的构筑
图2：a-Ga2O3@Ag NWs柔性自供电PEC-PDs
据悉，近年来宽带隙半导体材料与器件课题组在本科生学术培养方面取得一定成绩，课题组本科生在Advanced Optical Materials, Applied Surface Science、SCIENCE CHINA Technological Sciences, Journal of Alloys and Compounds, Journal of Materials Chemistry C、Thin Solid Films、Journal of Materials Science、Optical Materials Express、物理学报等国内外期刊上共发表20篇学术论文。
图3. 宽带隙半导体材料与器件课题组本科生发表论文情况（部分）
原文链接：https://doi.org/10.1002/adom.202400116
一审一校：高俊逸
二审二校：赵和平
三审三校：杨云
