久久精品免费观看_欧美日韩精品电影_91看片一区_日日夜夜天天综合

 近日，中國科學技術大學微電子學院龍世兵教授、孫海定研究員團隊在氮化鎵（GaN）半導體p-n異質結中實現了獨特的光電流極性反轉（即雙向光電流現象）。

中國科大消息顯示，過去兩年多來，團隊利用分子束外延（MBE）技術所制備的高晶體質量氮化鎵（GaN）納米線，構建了應用于日盲紫外光探測領域的光電化學光探測器。更進一步，詳細討論了GaN基p-n結納米線內部的電荷轉移動力學，并通過在半導體納米線表面修飾貴金屬納米顆粒，實現了電荷轉移動力學的可控調制及高效紫外光探測。

據悉，基于前期的工作積累，研究人員從GaN基半導體p-n異質結能帶結構設計，MBE外延工藝探索及納米線形貌調控出發，結合DFT第一性原理理論計算優化及半導體表面金屬鉑（Pt）納米顆粒定向修飾，成功構建了基于p-AlGaN/n-GaN異質p-n結的光譜可分辨型光電探測器[Nature Electronics 2021, 4, 645–652]。

在固定偏壓下，該器件在兩種不同波長光的照射下展現出獨特的光電流極性反轉現象：在254nm光照下光電流為負電流，而在365nm光照下光電流為正電流。具體來說，為實現光電流極性反轉，特殊設計的頂部p-AlGaN被用于與底部n-GaN共同吸收波長254 nm的光。在254nm光照射下，p-AlGaN和n-GaN中同時產生電子-空穴對。其中，p-AlGaN在電解質溶液中向下的表面能帶彎曲有利于其中的光生電子向納米線表面漂移，驅動質子還原反應，而光生空穴則向p-n結中的空間電荷區域遷移，與n-GaN產生的光生電子隧穿復合。與此同時，n-GaN中的光生空穴流經外電路，表現出負的光電流信號。

而當納米線暴露在365nm光下時，因p-AlGaN不吸收365nm光照，僅有n-GaN吸收365nm光照后產生光生電子-空穴對。而后，由n-GaN在電解質溶液中呈現的向上表面能帶彎曲作為驅動力，促使n-GaN中的光生空穴漂移到納米線/溶液界面并進行水氧化反應。同時，在表面能帶彎曲和p-n結內建電場共同作用下，電子向外電路漂移，被記錄為正的光電流。更進一步，理論計算證實：通過在半導體p-AlGaN表面修飾貴金屬Pt納米顆粒可以有效改善氫吸附自由能并提高光電化學光探測過程中的光生載流子分離效率。

據此，研究人員利用光化學還原法，成功在納米線p-AlGaN（000-1）晶面定向修飾Pt納米顆粒。最終，在固定偏壓下，研究人員成功觀察到在不同波長光照下GaN基pn結納米線中的光電流極性反轉現象。

據介紹，該新型器件架構不僅克服了傳統固態p-n結光電探測器的功能限制，通過改變半導體材料本身帶隙（如組分調控等手段），還可以實現從深紫外到近紅外全光譜響應覆蓋，有望為便攜式光譜儀、液體環境（如水下，生物體內）光電探測和傳感、高分辨率多通道光電傳感器/成像設備、光控邏輯電路等未來新學科交叉領域帶來新的應用突破。