中科大：科學家成功研制日盲紫外光電探測器，可用于導彈跟蹤、火災預警和深空探測

中國科學技術大學微電子學院龍世兵教授課題組在氧化鎵日盲探測器研究中取得新的進展。相關研究成果在線發表在《先進材料》雜志上。龍世兵教授課題組基于低成本非晶氧化鎵材料，通過缺陷和摻雜工程實現了極端環境下依然表現超高靈敏度的日盲探測器。該方法為高性能、耐極端環境日盲紫外探測器的研制及應用提供了一種可行的參考。

日盲紫外光電探測器作為光譜探測不可或缺的部分，在導彈跟蹤、火災預警和深空探測等諸多關鍵應用場景中發揮著重要作用。在這些獨特的應用場景中，日盲紫外光電探測器將不可避免地面對高溫、高電場、高輻射等極端惡劣的環境。然而，傳統的硅基日盲紫外探測器對紫外光靈敏度低、熱穩定性差，難以滿足苛刻環境下高靈敏探測的需求。因此，亟需開發一種具有較高環境耐受性的高性能日盲紫外探測器。

氧化鎵作為新興的超寬禁帶半導體材料，具有熱穩定性好、禁帶寬度大、紫外吸收系數大、材料易加工等優點，是日盲紫外探測較為理想的候選材料。目前，基于單晶氧化鎵材料的日盲紫外探測器面臨著成本高、規模小、隔離困難等問題。相比之下，非晶氧化鎵具有易制備、成本低、易集成等特點，使其對不同應用場景有著豐富的兼容性及設計自由度。然而，基于非晶氧化鎵材料開發高環境耐受性的高性能日盲紫外探測器還需解決其材料穩定性差、缺陷密度高、漏電流大、持續光電導效應明顯等問題。

針對上述問題，中科大課題組通過缺陷及摻雜工程成功設計出高性能且耐極端環境的氧化鎵日盲紫外探測器。與常規非晶富鎵氧化鎵器件相比，工程化處理的器件暗電流降低107倍、探測率提升102倍、響應速度提升102倍。同時，得益于子帶隙吸收的抑制，探測抑制比提升了105倍，顯示出器件優異的光譜選擇性。此外，在高溫、高壓、高輻射等極端條件下，器件依然保持較高的探測性能。

該研究論文題為"High-Performance Harsh-Environment-Resistant GaOX Solar-Blind Photodetectors via Defect and Doping Engineering"，已發表在《先進材料》期刊上。

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參考資料：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202106923

標簽： 中科大 日盲紫外光電探測器