【国内论文】Nano Research丨东南大学徐涛教授团队：Ga₂O₃/BaTiO₃异质结中光伏-热释电协同耦合用于高灵敏度日盲紫外光电探测

        由东南大学徐涛教授等人组成的研究团队，在学术期刊Nano Research发表了一篇题为Synergistic photovoltaic-pyroelectric coupling in a Ga₂O₃/BaTiO₃ heterojunction for highly sensitive solar-blind ultraviolet photodetection（Ga₂O₃/BaTiO₃异质结中光伏-热释电协同耦合用于高灵敏度日盲紫外光电探测）的研究论文。该研究构建了Ga₂O₃/BaTiO₃异质结光电探测器，利用异质结的Ⅱ型能带排列与BaTiO₃的自发极化特性，实现光伏效应与热释电效应的协同调控，揭示了光照诱导的热释电极化变化对界面内建电场及载流子分离过程的动态调控机制，为高灵敏、自供能日盲紫外光电探测器的设计提供了新的思路。

        Nano Research（《纳米研究（英文版）》）由清华大学、中国化学会联合主办，依托清华大学出版社全球发行，是面向纳米全领域的国际化同行评议综合学术期刊。期刊聚焦纳米尺度基础理论、材料制备、微观机理与功能器件一体化原创成果，贯通化学、物理、电子、生物、能源多学科交叉研究，覆盖二维材料、纳电子、纳米光电器件、单原子催化、纳米生物医学、计算纳米科学等前沿方向，重视微观结构—本征性能—作用机制的完整逻辑论证。该刊被Web of Science核心合集（SCIE）、Scopus、EI等权威数据库同步收录，JCR材料、物理、纳米科技大类长期稳定Q1分区，最新影响因子约9.4，拥有国际化编委与全球作者群体，审稿高效、发表周期短，是国内主办、全球高度认可的顶尖纳米综合学术平台，在东西方纳米科研交流中具备独特引领价值。

        日盲紫外光电探测技术在火焰监测、电力系统电晕放电检测、导弹预警、空间通信及高温工业过程监测等领域具有重要应用价值。由于太阳辐射中的日盲紫外波段（约200–280 nm）受到大气臭氧层的强烈吸收，该波段能够有效降低太阳背景辐射干扰，因此成为紫外探测领域的重要研究方向。氧化镓（Ga₂O₃）具有约4.9 eV的宽禁带、优异的紫外光响应特性和良好的环境稳定性，是日盲紫外光电探测器的候选材料之一。然而，传统Ga₂O₃光电探测器仍面临光生载流子分离与输运效率不足、响应速度与光电增益之间存在权衡，以及低功耗和自供能工作能力有待提升等问题。如何在发挥Ga₂O₃本征优势的基础上，引入新的物理调控机制，实现光生载流子的高效分离与动态调控，是进一步提升日盲紫外探测性能的重要研究方向。

        本研究构建了一种Ga₂O₃/BaTiO₃（BTO）异质结光电探测器，通过光伏效应与热释电效应的协同耦合，实现了对瞬态光学事件的高灵敏、自供能探测。得益于异质结的Ⅱ型能带排列及 BTO 的自发极化特性，该器件具有超低暗电流，达到10⁻¹³ A 量级，光暗电流比超过10⁶，比探测率达到2.63×10¹³ Jones。在零偏压及低偏压条件下，光照诱导的热释电极化调制能够产生显著的双极性瞬态电流脉冲，对自供能光电响应作出重要贡献。此外，热释电场还能够动态增强界面载流子的分离，从而进一步提高器件的整体光电响应性能。本研究为构建集事件驱动探测、自供能运行与硬件级信息安全于一体的智能日盲紫外光电系统提供了一种具有应用潜力的研究途径。

        ①构建了光伏-热释电耦合的Ga₂O₃/BaTiO₃异质结结构。 将Ga₂O₃的日盲紫外光响应特性与BaTiO₃的极化及热释电特性相结合，拓展了传统异质结光电探测器的调控方式。

        ②研究了热释电极化对异质结界面电场的动态调控机制。 利用光照引起的温度变化调制 BaTiO₃的极化状态，分析其对界面电势分布及光生载流子分离过程的影响，阐明光伏效应与热释电效应之间的耦合关系。

        ③揭示了光伏与热释电效应对零偏压瞬态光电响应的协同作用。 通过分析器件的瞬态光电流行为，探讨两种物理效应对光电信号形成的影响，为基于极化调控的自供能日盲紫外光电探测器设计提供了实验依据。

        本研究构建了Ga₂O₃/BaTiO₃异质结光电探测器，利用Ⅱ型能带排列与BaTiO₃的自发极化特性，实现了光伏效应与热释电效应的协同调控。研究揭示了热释电极化对界面内建电场及载流子分离过程的动态调控机制，实现了零偏压下的瞬态紫外探测，并进一步拓展至阵列成像与安全光通信，为多物理场耦合日盲紫外光电探测器的设计提供了新的思路。