近日，我院宽禁带半导体材料与器件课题组以重庆师范大学为第一单位在国际核心期刊《Applied Surface Science》（中科院一区Top期刊）上发表题为“Enhancing the Performance of Self-Powered Deep-Ultraviolet Photoelectrochemical Photodetectors Based on a-Ga2O3@a-Al2O3Core-Shell Nanorod Arrays for Solar-Blind Imaging”的学术论文，物电学院研究生王璇为第一作者，李万俊教授和张红博士为共同通讯作者。
图1：α-Ga2O3@a-Al2O3纳米阵列的构筑
随着Ga2O3基日盲深紫外(DUV)光电探测器(PDs)的发展，将其集成到阵列图像传感器中成为一个热点研究课题。当前，日盲深紫外成像研究主要围绕固态PDs展开，新型光电化学型光电探测器(PEC-PDs)用于日盲成像应用方面仍存在显著的空白。为此，本工作构筑了高性能的α-Ga2O3@a-Al2O3核壳纳米棒阵列(NRAs) PEC-PDs。在DUV辐照和无外加偏压条件下，α-Ga2O3@a-Al2O3器件性能明显优于α-Ga2O3器件。当光强为0.50 mW cm−2时，光电流密度从4.60 μA cm−2显著增加到11.24 μA cm−2，响应率从9.60 mA W−1显著增加到22.70 mA W−1。此外，首次使用5×5矩阵的α-Ga2O3@a-Al2O3核壳NRAs基PEC-PDs来演示自供电日盲成像的概念验证，能够有效地捕捉字母“C”和“N”的形状。
图2：PEC-PDs阵列成像应用
本工作创新性提出PEC-PDs作为一种新型的日盲深紫外光电探测器的成像技术，相比固态阵列成像，PEC-PDs阵列成像具有以下优势：1) 电极材料的简单制备。传统的固态阵列成像单元需在生长的光敏材料上进行复杂的多步光刻过程，以构建电极（每个像素单元至少需要2个电极），而PEC-PDs在材料生长之前只需要提前布局一个电极，简化了电极材料的设计。2) 不受影响的光敏区域。固态阵列成像单元表面的复杂电极网络可能会显著影响光敏区域，而PEC-PDs的电极材料位于光敏材料的底部，光敏材料直接与电解质接触，使光敏区域不受电极材料的影响。3) 成本效益。与需要大量贵金属电极的固态阵列成像器件不同，PEC-PDs通常使用相对便宜的电极材料，如FTO、ITO、Si等；再加上低成本的晶体生长方法，比如水热法和水浴法等，使得PEC-PDs阵列成像成本大幅降低。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2023.159022
