近日，物理学系浙理工氧化镓团队，在国际光学领域顶级学术期刊《Advanced Optical Materials》上发表了题为“Enhanced Performance of Gallium-Based Wide Bandgap Oxide Semiconductor Heterojunction Photodetector for Solar-Blind Optical Communication via Oxygen Vacancy Electrical Activity Modulation”的学术论文。
物理学系青年教师吴超博士为论文第一作者，浙江理工大学物理学系为论文第一署名单位。王顺利教授、吴锋民教授及郭道友特聘教授为共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金项目（包括区域联合重点、面上、青年）以及浙江理工大学基本科研业务费的支持。
工作简介：
β-Ga2O3的光学带隙为4.9 eV，是一种天然的日盲深紫外光电材料，在日盲通讯、导弹预警、紫外消杀、高压电晕等军民领域具有广泛的应用前景。然而，在β-Ga2O3材料的制备过程中，不可避免地会引入氧空位等缺陷，这对于Ga2O3基日盲探测器来说，不仅增加了器件的暗电流，而且会导致持续光电导效应，从而影响探测器的响应速度。因此，深入理解和调控β-Ga2O3材料内部的氧空位，抑制其电活性，是解决β-Ga2O3材料在器件应用中的核心问题。
价带轨道杂化是调控氧化物半导体氧空位的重要手段，通过引入具有高p轨道能级的离子，与氧化物的O 2p轨道耦合，能有效屏蔽氧空位的杂质能级并抑制其电活性。本工作通过在β-Ga2O3中引入氮元素（N），利用N 2p与O 2p轨道杂化，并与金属d轨道电子相互作用，从根本上改变了β-Ga2O3价带附近的能带结构，有效屏蔽了氧空位深能级缺陷对载流子的捕获，进而抑制了器件的持续光电导效应。我们制备的β-Ga2O3基日盲深紫外探测器展现出超低的暗电流（10-14A），优异的光/暗电流比（106），以及快的光响应速度（0.008秒）。在此基础上，以β-Ga2O3基日盲深紫外探测器、可编程逻辑门阵列为核心，设计并搭建了一套硬件体积小、无需滤波装置且抗干扰能力强的日盲深紫外光通信系统。本工作为氧化物半导体的氧空位调控与电活性抑制、以及高性能β-Ga2O3基日盲深紫外探测器的开发提供了理论和技术支持。
图1：本工作的图文摘要
论文信息：
C. Wu, T. L. Zhao, H. L. He, H. Z. Hu, Z. Liu, S. L. Wang*, F.B. Zhang, Q. F. Wang,
A. P. Liu, F. M. Wu*, and D. Y. Guo*,Adv.Opt. Mater.2302294(2024).
URL: https://doi.org/10.1002/adom.202302294
