近日，我院宽禁带半导体材料与器件团队利用传统宽禁带半导体（ZnO）开发出新型透明导电薄膜，并将其作为电极材料研制出高性能Ga2O3基日盲深紫外光电探测器。相关研究成果以重庆师范大学为第一单位，在自然指数期刊《Applied Physics Letters》上发表题为“Carbon-doped ZnO thin films: A transparent conductive oxide for application in solar-blind photodetectors”的学术论文，叶利娟副教授作为第一作者，李万俊教授和张红博士为共同通讯作者。
新型透明导电材料结合了高透光率与卓越的导电性能，为现代智能电子技术和光电应用开辟了全新的可能性。这些材料不仅能够让可见光自由穿透，同时作为电子传输的媒介，展现出优异的电流传输能力。在触摸屏、太阳能电池、LED照明、光电探测器、智能窗户及可穿戴设备等前沿光电器件领域，新型透明导电材料引领技术革新，促进产品向更轻薄、更灵活、更高效、更智能的方向发展，开发新型透明导电材料成为国际热点课题。
氧化锌（ZnO），凭借其卓越的性能、环境友好及成本效益等，已成为透明导电氧化物领域的优选材料之一。本研究聚焦于掺碳技术，旨在探索其在提升ZnO薄膜光电性能方面的潜力。实验结果显示，碳掺杂ZnO（ZnO:C）薄膜在保持高质量表面形态的同时，其在可见光范围内还具有超高透过率，光学带隙表现出典型的Burstein–Moss效应。进一步分析表明，随着碳掺杂量的优化，ZnO:C薄膜展现出了高载流子浓度（~3.73×1019 cm-3）、低电阻率（~3.69×10-3 Ω·cm）以及保持高迁移率（~46.08 cm2/V·s）。基于此，团队将新型ZnO:C透明导电薄膜应用于Ga2O3基日盲深紫外光电探测器中，作为透明电极材料，成功实现了透明光电探测器件的构造，并表现出卓越的日盲深紫外光电探测能力。这一成果不仅为透明导电材料的研发开辟了新的路径，ZnO:C也有望成为传统IIIA掺杂ZnO透明导电材料在光电器件领域的有力竞争对手，展现出广阔的应用前景。
图1为ZnO:C透明导电薄膜的光电特性
图2为基于新型ZnO:C透明电极材料研制的高性能Ga2O3日盲光电探测器
原文链接：https://doi.org/10.1063/5.0218475
