【器件论文】用于自供电深紫外光光电探测器的 Ga₂O₃@TiO₂/Ti₃C₂ 异质结双界面增强电荷转移

        由中国科学院重庆绿色智能技术研究院的研究团队在学术期刊 Materials Today Communications 发布了一篇名为 Enhanced charge transfer across the dual interface of Ga₂O₃@TiO₂/Ti₃C₂ heterojunction for self-powered deep-ultraviolet photodetector（用于自供电深紫外光光电探测器的 Ga₂O₃@TiO₂/Ti₃C₂ 异质结双界面增强电荷转移）的文章。

摘要

        在 Ga₂O₃ 和其他材料之间制造异质结有助于提高深紫外光电探测器的自供电能力和能量效率。在此，在 3D Ga₂O₃ 纳米线网络与 2D TiO₂ 和 Ti₃C₂ 纳米片的交界处设计了双内置电场，增强了自供电模式下的快速电荷传输。通过在 Ga₂O₃ 纳米线网络上旋涂 2D TiO₂/Ti₃C₂ 纳米片，构建了具有合适 TiO₂ 和 Ti₃C₂ 含量的最佳 Ga₂O₃@TiO₂/Ti₃C₂ 异质结构光电探测器，实现了 18.90 mA W⁻¹ 的自供电响应度和 1.06 × 10¹² Jones 的探测度，这归功于形成的双异质结界面。此外，Ga₂O₃@TiO₂/Ti₃C₂ 在 10 V 偏压下表现出最高的光暗电流比 (5199.00)、响应度 (649.88 mA W⁻¹)、探测度 (1.48 × 10¹³ Jones) 和外部量子效率 (317.44%)，分别是纯 MSM 型 Ga₂O₃ 纳米线光电探测器的 3.99、74.86、17.30 和 74.86 倍。Ga₂O₃@TiO₂/Ti₃C₂ 光电探测器还表现出比 Ga₂O₃@Ti₃C₂ 光电探测器更好的响应度，表明双内置电场比单一内置电场更有效地增强电荷转移。Ga₂O₃@TiO₂/Ti₃C₂ 光电探测器还表现出良好的检测稳定性。计算结果包括电荷密度差、功函数和能带结构，阐明了双内置电场的形成机制，并强调了它们在加速光生电子分离和转移方面的关键作用。这些结果突显了开发双内置电场异质结光电探测器在促进自驱动操作和提高光电转换效率方面的有效性。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2024.111065