近日，黄河科技学院纳米功能材料研究所在宽禁带半导体领域取得重要研究进展。研究所光电器件研究团队围绕Ga₂O₃基紫外探测与发光功能集成技术开展系统研究，通过稀土元素掺杂与界面结构调控相结合的方法，成功构筑了兼具自供电日盲紫外探测、电致发光以及光-电-光信号转换功能的新型多功能光电器件。相关研究成果发表于自然指数期刊《Applied Physics Letters》，我校青年教师王磊博士为第一作者。

Ga₂O₃作为第四代半导体，具有宽禁带、高击穿电场和优异的紫外响应特性，在高压电力监测、火灾预警等领域展现出广阔的应用前景。然而，Ga₂O₃材料内部存在大量本征缺陷，导致器件暗电流增加、响应速度降低等问题，限制了其高性能光电器件的发展。同时，将紫外探测与电致发光功能集成于同一器件中，实现多模式信号响应仍面临巨大挑战。针对上述问题，本研究采用有机前驱体热分解方法制备了具有表面褶皱微纳结构的Ga₂O₃:Er薄膜，并构建了基于Si衬底的异质结光电器件。研究发现，表面褶皱结构能有效增强紫外吸收能力；Er掺杂可调控材料能带结构、有效抑制氧缺陷并引入电致发光特性。主要成果如下：

（1）构建了高性能自供电日盲紫外探测器。

（2）揭示了Er掺杂调控Ga₂O₃光电性能的作用机制。

（3）实现了紫外探测与电致发光功能的一体化集成。

（4）验证了“光-电-光”多模式信号转换与光通信应用。

该研究通过材料掺杂、表面形貌工程和异质界面调控相结合，实现了紫外探测与电致发光功能的深度融合，为构建下一代高性能、多功能、低功耗宽禁带半导体光电子器件提供了新的设计思路。

原文链接：https://doi.org/10.1063/5.0332720