近日，湖北大学微电子学院王浩、韩伟、沈谅平、万厚钊团队在日盲紫外光电探测器研究领域取得新进展，相关成果以“Enhanced linear dynamic range and response speed in interdigital-electrode solar-blind photodetector by contact engineering”为题，发表于国际权威期刊《Applied Physics Reviews》。该成果被选为亮点论文（Featured Article）在官网首页展示，并被美国物理联合会的《科学之光》（Scilight）栏目专题采访报道，题目为“接触工程提速日盲探测器”。该研究为解决日盲紫外探测器性能的关键瓶颈问题提供了新思路，为高性能日盲紫外探测器的开发和应用奠定了基础。湖北大学为第一单位及第一通讯单位，微电子学院研究生桑康任和危家昀为论文第一作者，王浩教授和韩伟副教授共同担任通讯作者。

图1. 探测器结构、能带图以及透射电镜表征

由于日盲紫外光(200~280nm)会被地球的臭氧层强烈吸收，所以在近地表没有日盲紫外成分，因此工作在该波段的光电探测器称为日盲紫外光电探测器。日盲紫外光电探测器因其“太阳光零干扰”特性，可精准探测火焰、电晕放电等微弱信号，在电力安全监测、火灾预警、环境监测、深紫外成像与通信等领域应用潜力巨大。作为一种超宽带隙半导体，氧化镓是一种极具潜力的日盲紫外探测材料。然而，氧化镓光电探测器的缓慢响应速度和较窄线性动态范围，阻碍了它们的商业应用。为解决这些问题，该团队创新采用高功函数金属钯（Pd）叉指电极，结合蓝宝石衬底外延生长的Ga₂O₃薄膜设计构筑了一种新型日盲紫外光电探测器。原子级透射电子显微镜数据表明，Pd-Ga₂O₃界面干净且平滑，由Ga₂O₃单晶和局部Pd单晶组成，有利于削弱费米能级钉扎效应（图1）。低损伤和低缺陷的接触界面提供了出色的光电响应时间（上升时间为 2.4 毫秒，下降时间为 2.6 毫秒）以及 140 分贝的超大线性动态范围（图2）。在 2 英寸的Ga₂O₃薄膜晶圆上制作了12×12 阵列器件，其中所有 64 个（8×8）器件在测试中均保持了稳定的性能和高可靠性（图3）。基于该高性能日盲光电探测器，团队先后开发了智能火灾预警、紫外成像和保密通信等应用验证系统。

图2. 探测器噪音电流、I-V曲线以及线性动态范围。

图3. 基于2 英寸氧化镓薄膜晶圆的8×8阵列器件及其主要性能柱状图。

该工作得到了湖北省技术攻关重大项目和国家自然科学基金的资助，彰显了我校在先进半导体与光电芯片研究领域的影响力，标志着我校在解决日盲紫外光电探测器卡脖子问题方面迈出重要一步。

论文链接：https://doi.org/10.1063/5.0269272

AIP Scilight专访报道链接：https://doi.org/10.1063/10.0036879

（审稿人：游龙）