光電探測器是光電系統(tǒng)的核心元器件之一，起到將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕淖饔谩?00-280 nm波段的太陽輻射因被大氣層吸收和散射而不能到達(dá)地球表面，被稱為日盲波段，工作于該波段的探測器可以避免太陽光的干擾，因此具有很高的信噪比和很低的虛警率，在通訊、導(dǎo)彈預(yù)警、火災(zāi)探測、導(dǎo)航定位和電暈放電檢測等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，是光電探測領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一。氧化鎵（Ga2O3）的禁帶寬度為4.4-5.1eV，響應(yīng)光譜覆蓋大部分日盲波段，還具有化學(xué)和熱穩(wěn)定性好、易于大面積制備、擊穿電場強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，因此被視為制備日盲探測器的理想材料。但現(xiàn)實(shí)中被探測目標(biāo)在日盲區(qū)的信號非常微弱，如火焰探測中日盲信號強(qiáng)度只有nW/cm2量級，探測器對如此微弱信號的響應(yīng)往往淹沒在噪聲中難以識別。雖然可以通過濾波法、雙路消噪法、鎖定接收法、取樣積分法等對信號進(jìn)行識別，但大大增加了成本，也降低了探測速度。尤其對于日盲成像、通訊和位置追蹤等應(yīng)用來說，需要對信號實(shí)時測量，而對微弱響應(yīng)信號的測量是一件困難的事情，其噪聲和干擾將影響到測量系統(tǒng)的分辨率、動態(tài)范圍、信噪比和重復(fù)性。因此，提高Ga2O3探測器在微弱日盲信號下的響應(yīng)，是其實(shí)用化的關(guān)鍵。

針對以上問題，我院研究人員通過構(gòu)建具有超薄Ga2O3吸收介質(zhì)的垂直肖特基結(jié)構(gòu)，以減小載流子輸運(yùn)距離，從而抑制低光強(qiáng)下外量子效率衰減問題。同時為了保證光吸收效率，設(shè)計(jì)了Al/Al2O3/Ga2O3結(jié)構(gòu)，利用多光束干涉在超薄的Ga2O3（< λ/4n）薄膜中實(shí)現(xiàn)了高光吸收效率。該結(jié)構(gòu)能有效抑制低光強(qiáng)下外量子效率的衰減，也能提高相同光強(qiáng)下的光生子載流子密度，從而提高Ga2O3探測器在微弱日盲信號下的響應(yīng)。最終利用該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了高靈敏度的Ga2O3日盲探測陣列，并應(yīng)用于微弱日盲信號（nW/cm2）的成像、光軌跡檢查等。該研究結(jié)果有助于促進(jìn)日盲區(qū)微弱信號檢測與成像技術(shù)的發(fā)展，也有助于動推動Ga2O3日盲探測器的實(shí)用化進(jìn)展。該工作得到了國家自然科學(xué)基金以及中國博士后基金等項(xiàng)目的資助。

全文鏈接：https://doi.org/10.1007/s12274-021-3942-6