【器件论文】基于单个 SiC/SiO₂/Ga₂O₃ 核–壳–卫星纳米线异质结的双波段紫外光探测

        由陕西科技大学的研究团队在学术期刊ACS Applied Materials & Interfaces发布了一篇名为Dual-Band Ultraviolet Photodetection via a Single SiC/SiO₂/Ga₂O₃ Core–Shell-Satellite Nanowire Heterojunction（基于单个 SiC/SiO₂/Ga₂O₃ 核–壳–卫星纳米线异质结的双波段紫外光探测）的文章。

摘要

        紫外（UV）光电探测器在环境监测、光通信等多个领域中发挥着关键作用。然而，如何在单一紧凑器件中实现对不同紫外波段——尤其是UVA（320–400 nm）与UVC（200–280 nm）——的选择性与自适应探测，仍然是一个重要挑战。针对这一问题，本文提出了一种新型双波段紫外光电探测器，其结构基于单根 SiC/SiO₂/Ga₂O₃ 核–壳–卫星纳米线异质结。在该径向结构中，SiC纳米线作为核心，非晶SiO₂层通过原位热氧化形成包覆层，而氧化镓（Ga₂O₃）纳米颗粒则作为“卫星”敏化单元分布于外侧。通过对异质结构能带对齐的精确调控，实现了对UVA与UVC的选择性响应。在365 nm（UVA）照射下，光子吸收与光电流产生仅发生在SiC核心（带隙约2.4 eV）；而在254 nm（UVC）照射下，Ga₂O₃ “卫星”（带隙约4.7 eV）与SiC核心之间产生协同光响应，显著提升器件性能：响应度达到1547 A/W，外量子效率为5.3 × 10⁵%，响应与恢复时间分别为98 ms和93 ms。这种优异的UVC性能主要归因于异质结中高效的载流子分离与传输机制，其中中间的 SiO₂ 层既起到界面钝化作用，又作为载流子隧穿通道，发挥双重功能。总体而言，该研究不仅提出了一种用于先进紫外探测的新型材料结构体系，也为理解复杂异质结中的光物理机制提供了重要参考，对推动自适应、多功能光电器件的发展具有积极意义。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsami.6c01583