【国内论文】中国科学院---基于β-Ga₂O₃ 纳米线通道桥结构的柔性日盲紫外线光电探测器： 兼具高响应度和应变稳定性

        由中国科学院的研究团队在学术期刊 Sensors 发布了一篇名为 Flexible Solar-Blind Ultraviolet Photodetector Based on β-Ga₂O₃ Nanowire Channel Bridge Structure: Combining High Responsivity and Strain Stability（基于 β-Ga₂O₃ 纳米线通道桥结构的柔性日盲紫外线光电探测器： 兼具高响应度和应变稳定性）的文章。

摘要

        日盲紫外光探测器因其高信噪比和强抗干扰能力而受到广泛关注。随着消防救援机器人和智能消防服等高应变环境应用需求的增加，需要能够在弯曲应变下保持稳定性能的柔性光探测器。然而，现有器件难以兼顾应变循环稳定性和高响应度。研究团队提出了基于 β-Ga₂O₃ 纳米线的柔性紫外光探测器，采用微通道刻蚀和化学气相沉积工艺，在柔性超薄硅基衬底上构建纳米线通道桥结构。该器件在无应变条件下的光响应度达到 266 mA/W，在 0–60° 弯曲应变范围内，光生电流变化小于 5.5%，响应时间为 360 ms。经过 500 次 60° 弯曲循环后，光生电流变化仅为 1.5%，展现出优异的稳定性和高响应度。该研究为火焰探测和生物传感等领域的柔性紫外光探测器应用提供了重要支持。

图 1. 基于 β-Ga₂O₃ 纳米线沟桥结构的柔性紫外光光电探测器的设计原理和制作过程。(a) 该光电探测器在消防救援机器人电子皮肤工作场景中的应用及火焰信号检测机制。(b) 基于 β-Ga₂O₃ 纳米线沟桥结构的柔性紫外线光电探测器的制作过程。(c) 柔性日盲紫外线光电探测器的光学显微镜图像，以及 (d) 扫描电镜图像。(e) 柔性日盲紫外光光电探测器的器件响应度和光电流性能比较。

图 2. 基于超薄硅衬底上的 β-Ga₂O₃ 纳米线的柔性日盲紫外线光电探测器的光电性能。探测器在暗光、254 nm 和 365 nm 光照下的 I-V 特性曲线（a）为线性刻度，（b）为对数刻度。(c) 器件在不同偏压下的能带示意图：（左）无偏压、（中）负偏压和（右）正偏压。(d) 在 254 nm 照明开/关条件下单个周期的 I-T 特性曲线，以及 (e) 三个周期的 I-T 特性循环曲线。

DOI：

doi.org/10.3390/s25051563