中国科大在日盲紫外探测领域研究中取得进展

中新网合肥10月15日电 (记者 吴兰)记者15日从中国科学技术大学获悉，该校微电子学院龙世兵教授课题组在氧化镓日盲探测器研究中取得新的进展。相关研究成果在线发表在《先进材料》(Advanced Materials)杂志上。

日盲紫外光电探测器作为光谱探测不可或缺的部分，在导弹跟踪、火灾预警和深空探测等诸多关键应用场景中发挥着重要作用。在这些独特的应用场景中，日盲紫外光电探测器将不可避免地面对极端恶劣的环境(如高温、高电场、高辐射)。然而，传统的硅基日盲紫外探测器对紫外光灵敏度低、热稳定性差，难以满足苛刻环境下高灵敏探测的需求。因此，亟需开发一种具有较高环境耐受性的高性能日盲紫外探测器。

氧化镓作为新兴的超宽禁带半导体材料，具有热稳定性好、禁带宽度大、紫外吸收系数大、材料易加工等优点，是日盲紫外探测较为理想的候选材料。目前，基于单晶氧化镓材料的日盲紫外探测器面临着成本高、规模小、隔离困难等问题。相比之下，非晶氧化镓具有易制备、成本低、易集成等特点，使其对不同应用场景有着丰富的兼容性及设计自由度。然而，基于非晶氧化镓材料开发高环境耐受性的高性能日盲紫外探测器还需解决其材料稳定性差、缺陷密度高、漏电流大、持续光电导效应明显等问题。

针对非晶氧化镓材料的上述问题，该课题组通过缺陷及掺杂工程成功设计出高性能且耐极端环境的氧化镓日盲紫外探测器。与常规非晶富镓氧化镓器件相比，工程化处理的器件暗电流降低107倍、探测率提升102倍)、响应速度提升102倍。同时，得益于子带隙吸收的抑制，探测抑制比提升了105倍，显示出器件优异的光谱选择性。此外，在高温、高压、高辐射等极端条件下，器件依然保持较高的探测性能。