近日，廈門大學(xué)張榮院士團(tuán)隊(duì)在紫外光電探測(cè)器領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果以“Perovskite/GaN-Based Light-Modulated Bipolar Junction Transistor for High Comprehensive Performance Visible-Blind Ultraviolet Photodetection”為題，發(fā)表于《ACS Photonics》，并被選為期刊內(nèi)封面文章。電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的陳孟瑜助理教授、李澄副教授以及物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的黃凱教授、張榮院士為該論文的共同通訊作者，電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院博士生江思潔為第一作者。

研究背景

紫外光電探測(cè)器在民用領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，例如火情預(yù)警、電暈監(jiān)測(cè)、臭氧層監(jiān)測(cè)等。理想的紫外光電探測(cè)器被期望具有高響應(yīng)度、高比探測(cè)率、快響應(yīng)速度、高線性動(dòng)態(tài)范圍以及高光譜選擇性。目前的紫外光電探測(cè)器通常采用典型的光電導(dǎo)結(jié)構(gòu)或光電二極管結(jié)構(gòu)，然而這兩種器件的性能被各自的器件結(jié)構(gòu)所限制，無(wú)法滿足對(duì)理想的紫外光電探測(cè)器的需求。因此，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的增益帶寬平衡，獲得高綜合性能的光電探測(cè)器件一直是該領(lǐng)域的研究難點(diǎn)。

研究?jī)?nèi)容

為了解決這個(gè)問題，該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種新型的紫外光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)——鈣鈦礦/氮化鎵基光調(diào)制雙極結(jié)型晶體管。該光調(diào)制雙極結(jié)型晶體管同時(shí)兼顧了光電導(dǎo)和光電二極管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和探測(cè)特性，顯著提升了增益帶寬積，其優(yōu)異的綜合性能（響應(yīng)度：0.43 A/W，比探測(cè)率：4.11×1012 Jones，上升/下降時(shí)間：70.50/71.83 μs，破紀(jì)錄的線性動(dòng)態(tài)范圍：159 dB）已超過報(bào)道的同類紫外光電探測(cè)器和商業(yè)化產(chǎn)品。另外，這種光調(diào)制雙極結(jié)型晶體管可以和氮化鎵發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)工藝相容的低成本異構(gòu)集成，在全雙工室內(nèi)光通信應(yīng)用上具有廣泛前景。該工作突出了能帶設(shè)計(jì)在器件制造中的重要意義，不僅為優(yōu)化光電探測(cè)綜合性能提供了一種新型器件結(jié)構(gòu)，而且為鈣鈦礦與其他半導(dǎo)體材料異質(zhì)集成構(gòu)筑新型光電器件的研究和應(yīng)用開啟了新領(lǐng)

域。

研究相關(guān)

這項(xiàng)工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃 (2021YFB3600101)、國(guó)家自然科學(xué)基金 (62005230，61974126，51902273，62174141)、福建省自然科學(xué)基金 (2021J06009)、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(20720210088)的資助。