【器件论文】柔性自供电多孔 β-Ga₂O₃ 深紫外光电化学光探测器中的缺陷驱动负光响应

        由印度 Amrita Vishwa Vidyapeetham 的研究团队在学术期刊 ACS Applied Electronic Materials 发布了一篇名为 Defect-Driven Negative Photoresponse in Flexible Self-Powered Porous β-Ga₂O₃ Deep-UV Photoelectrochemical Photodetector（柔性自供电多孔 β-Ga₂O₃ 深紫外光电化学光探测器中的缺陷驱动负光响应）的文章。

摘要

        单斜晶系氧化镓（β-Ga₂O₃）是一种具有前景的宽带隙氧化物半导体材料，其固有的日盲光谱选择性使其非常适合用于水生监测和水下成像领域的高级下一代深紫外（DUV）光电探测器应用。本文中，该团队采用了一种简单且成本效益高的电泳沉积（EPD）技术，展示了一种基于 β-Ga₂O₃ 的柔性自供电光电化学（PEC）DUV 光电探测器。值得注意的是，本研究报道了成功在柔性导电铝基底上实现了用于 PEC 光电探测的 β-Ga₂O₃ 薄膜。研究发现，氧空位衍生的表面缺陷态的普遍存在，以及薄膜厚度显著较大（>3 μm）和薄膜多孔性，决定了主导的光生电荷传输机制和响应动力学。这种协同效应抑制了漂移驱动的光生电子向背电极的提取，并促进了半导体/电解质界面上的扩散控制电子转移，从而在 DUV 照射下实现了稳定且鲁棒的负光响应。对 β-Ga₂O₃ 薄膜的光响应特性分析表明，其最大响应率为 1.17 mA/W，探测率为 3.22×10⁹ Jones，同时具有快速的动态响应，上升和衰减时间分别为 18 ms 和 95 ms。此外，该器件在各种弯曲角度下以及在重复弯曲循环多达 200 次后均表现出稳定的光电探测性能，证明了其在水下动态环境中可靠运行的优异机械灵活性和结构鲁棒性。这些发现强调了一种可扩展的、溶液处理的策略，用于实现基于 β-Ga₂O₃ 的超快、柔性、自供电 PEC DUV 光电探测器，以用于水下光电应用。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsaelm.6c01319