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業(yè)內(nèi)熱點(diǎn)

蘇州納米所在氮化鎵基納米柱材料和探測(cè)器領(lǐng)域取得進(jìn)展

稿件來(lái)源：蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所責(zé)任編輯：ICAC 發(fā)布時(shí)間：2022-06-28

　　氮化鎵（Gallium nitride，GaN）作為寬禁帶半導(dǎo)體，是第三代半導(dǎo)體的代表性材料，其為直接帶隙材料，具有發(fā)光效率高、熱導(dǎo)率大、物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，在照明、顯示、探測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域有較高應(yīng)用價(jià)值。低維（如納米柱、量子點(diǎn)）GaN基材料因其獨(dú)特的物理特性，受到廣泛關(guān)注。中科院蘇州納米所陸書龍團(tuán)隊(duì)利用分子束外延（Molecular-beam epitaxy，MBE）技術(shù)開展了GaN基納米柱材料外延生長(zhǎng)的研究，基于納米柱結(jié)構(gòu)的GaN基探測(cè)器有望獲得良好的柔韌性，可以拓展GaN基材料在光電探測(cè)器領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用。

　　在前期柔性GaN基納米柱薄膜快速剝離技術(shù)和相關(guān)探測(cè)器件的基礎(chǔ)上（ACS Appl. Nano Mater. 2020, 3: 9943；ACS Photonics 2021, 8: 3282；Materials Advances, 2021, 2: 1006），該團(tuán)隊(duì)利用轉(zhuǎn)移的(Al,Ga)N納米柱薄膜制備出一種柔性自驅(qū)動(dòng)紫外探測(cè)器，該器件具有較高的紫外/可見光抑制比（977）、比探測(cè)率（2.51×10¹¹Jones）和透明度（Max: 81%）。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該自驅(qū)動(dòng)探測(cè)器具有良好的柔韌性（圖1），500次的大幅彎折之后，器件的光電流強(qiáng)度仍保持穩(wěn)定。此外，GaN基材料穩(wěn)定的物化性質(zhì)和器件鈍化工藝使探測(cè)器在長(zhǎng)時(shí)間的光照測(cè)試（6000s）、耐久度測(cè)試（30天）后依然具有良好穩(wěn)定性。

　　上述研究成果以Flexible self-powered photoelectrochemical photodetector with ultrahigh detectivity, ultraviolet/visible reject ratio, stability, and a quasi-invisible functionality based on lift-off vertical (Al,Ga)N nanowires為題，發(fā)表在Advanced Materials Interfaces上，并被期刊選為背封面（Back Cover，圖2）。

　　此外，團(tuán)隊(duì)在自驅(qū)動(dòng)光電探測(cè)器中引入了GaN/銫鉛溴（CsPbBr₃）鈣鈦礦核殼異質(zhì)結(jié)納米柱結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)CsPbBr₃量子點(diǎn)能夠大幅提升光電流（約160%），從而提升響應(yīng)度（1.08 vs 0.41 mA/W）。CsPbBr₃量子點(diǎn)能夠產(chǎn)生內(nèi)建電場(chǎng)和調(diào)控能帶，GaN與量子點(diǎn)之間的光反射有利于增加光子吸收和載流子產(chǎn)生，從而增強(qiáng)光電流。相關(guān)工作以Enhance the responsivity and response speed of self-powered ultraviolet photodetector by GaN/CsPbBr₃ core-shell nanowire heterojunction and hydrogel為題，發(fā)表于Nano Energy上。

　　研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院從0到1原始創(chuàng)新項(xiàng)目、江蘇省重點(diǎn)研究項(xiàng)目等的資助，以及蘇州納米所納米真空互聯(lián)實(shí)驗(yàn)站（Nano-X）、加工平臺(tái)和測(cè)試平臺(tái)的支持。