【会员论文】IEEE EDL‌| 西安电子科技大学郝跃院士、韩根全教授团队：NiO/Ga₂O₃超结紫外探测器在响应速度与灵敏度协同优化方面取得进展

        由西安电子大学郝跃院士、韩根全教授的研究团队在学术期刊 IEEE Electron Device Letters 发布了一篇名为Ultrafast and Sensitive NiO/Ga₂O₃ Lateral Superjunction Photodetectors for Solar-Blind Ultraviolet Detection（用于日盲紫外线检测的超快高灵敏度 NiO/Ga₂O₃ 横向超结光电探测器）的文章。

        Ga₂O₃ 因具备 4.9–5.2 eV 的超宽禁带、优异的化学与热稳定性，成为日盲紫外光电探测器的核心候选材料。近年来 Ga₂O₃ 基日盲探测器虽实现了数百至数千 A/W 的超高响应度，但普遍存在响应速度慢（多为数十毫秒甚至秒级）的瓶颈，高响应度与快响应速度难以兼顾，严重限制其在紫外传感、成像等实际场景中的应用。当前提升性能主要有两种路径：一是提升材料质量以降低缺陷态密度、抑制载流子复合；二是优化器件结构（如肖特基、pn 结），借助强内建电场加速载流子分离。但在弱紫外光下同时实现高灵敏与快响应仍极具挑战。为此，本文提出横向超结结构策略，利用周期性 NiO/Ga₂O₃ 异质结引入局域多内建电场，突破增益与速度的 trade-off，同步实现高光响应与快瞬态特性。

        尽管 Ga₂O₃ 日盲光电探测器已报道实现超高响应度，但其响应速度对于实际应用而言仍是重大挑战。本文展示了横向 NiO/Ga₂O₃ 超结 pn 光电探测器，可同时实现高响应度与快响应。该器件在 254 nm 处创下 8.50×10⁸ 的高光暗电流比、3.92 A/W 的高响应度、1.02×10¹⁵ Jones 的优异探测率，以及 493/477 µs 的快速上升/下降时间。优异性能归因于周期性排列的 NiO/Ga₂O₃ 异质界面，其引入多重局域内建电场，促进高效载流子分离、抑制复合、缩短有效载流子渡越距离。这些结果证明了 Ga₂O₃ 超结在日盲紫外探测中的巨大潜力。

        ·首次提出并实现横向 NiO/Ga₂O₃ 超结结构日盲紫外探测器，突破传统结构增益与速度难以兼顾的瓶颈；

        ·周期性异质界面构建多重局域内建电场，大幅提升载流子分离效率、抑制复合、缩短渡越路径；

        ·创下 8.50×10⁸ 光暗电流比、1.02×10¹⁵ Jones 探测率、493/477 µs 超快响应的综合性能；

        ·器件在弱光下仍保持高灵敏与快响应，适配微弱日盲紫外信号探测场景。

        总之，该团队展示了具有横向超结结构的 p-NiO/n-Ga₂O₃ 异质结光电探测器。周期性排列的 NiO/Ga₂O₃ pn 异质界面产生多重局域内建电场，实现高效载流子分离、减少复合、缩短载流子渡越路径，从而提升载流子收集效率与响应速度。该探测器实现了创纪录的 8.50×10⁸ 光暗电流比、3.92 A/W 的高响应度、1.02×10¹⁵ Jones 的优异探测率以及 493/477 µs 的快速上升/下降时间。该团队提出了一种创新的横向超结结构，在弱光灵敏型日盲紫外探测中展现出巨大潜力。

        国家自然科学基金（No. 62404176）；中央高校基本科研业务费专项资金（XJSJ24100）。