学科与科研

近日，我院宽禁带半导体材料与器件团队通过平衡载流子动力学，实现了高性能Ga₂O₃基自供电日盲紫外光电探测器阵列，并探索了其在水下成像中的应用潜力。相关研究成果以重庆师范大学为唯一单位，在国际顶级期刊《Advanced Science》（中科院1区，影响因子14.3）上发表题为“Balancing Carrier Dynamics in Oxygen-Vacancy-Tuned Amorphous Ga₂O₃ Thin-Film Self-Powered Photoelectrochemical-type Solar-Blind Photodetector Arrays for Underwater Imaging”的学术论文。我院研究生丁科为第一作者，李万俊教授为通讯作者。

水下成像技术对于海洋探索与水下侦察至关重要，研发具备高灵敏度、迅速响应能力和低成本优势的光电探测器（PDs）显得尤为迫切。在这一背景下，新型光电化学光电探测器（PEC-PDs）凭借其独特的优势脱颖而出，特别适用于水下环境，因为它们无需复杂的耐腐蚀封装和光刻工艺，即可直接置于电解质中工作。Ga₂O₃材料因其卓越的化学稳定性、自然形成的日盲光敏范围，以及避免复杂合金化工艺的需求，而备受瞩目。在前期工作中，团队研发的非晶态Ga₂O₃基PEC-PDs不仅展现出与晶相Ga₂O₃探测器相媲美的优异性能，更凭借其出色的柔韧性，为光电探测器领域注入了新的活力，预示着非晶态Ga₂O₃基PEC-PDs在未来水下探测应用中拥有巨大的潜力和广阔的应用前景。然而，关于非晶态Ga₂O₃基PEC-PDs的研究仍面临响应度和响应速度不可兼得、瞬态光电流尖峰的机制等问题。针对这些问题，本研究通过采用低成本氧空位调控的非晶态Ga₂O₃薄膜，实现了非晶态Ga₂O₃薄膜光电探测器中响应度和响应速度的同时提升；阐明了自供电PEC-PD中的载流子动力学，揭示了瞬态光电流尖峰与氧空位缺陷浓度之间的显著正相关关系。此外，团队还探索了自供电光电化学型光电探测器阵列在日盲水下成像中的潜在应用。                                   

原文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202407822

一审一校：李万俊  二审二校：赵和平  三审三校：杨云