光電探測(cè)器是光電系統(tǒng)的核心元器件之一，起到將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的作用。200-280 nm波段的太陽(yáng)輻射因被大氣層吸收和散射而不能到達(dá)地球表面，被稱為日盲波段，工作于該波段的探測(cè)器可以避免太陽(yáng)光的干擾，因此具有很高的信噪比和很低的虛警率，在通訊、導(dǎo)彈預(yù)警、火災(zāi)探測(cè)、導(dǎo)航定位和電暈放電檢測(cè)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，是光電探測(cè)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一。氧化鎵（Ga2O3）的禁帶寬度為4.4-5.1eV，響應(yīng)光譜覆蓋大部分日盲波段，還具有化學(xué)和熱穩(wěn)定性好、易于大面積制備、擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，因此被視為制備日盲探測(cè)器的理想材料。但現(xiàn)實(shí)中被探測(cè)目標(biāo)在日盲區(qū)的信號(hào)非常微弱，如火焰探測(cè)中日盲信號(hào)強(qiáng)度只有nW/cm2量級(jí)，探測(cè)器對(duì)如此微弱信號(hào)的響應(yīng)往往淹沒(méi)在噪聲中難以識(shí)別。雖然可以通過(guò)濾波法、雙路消噪法、鎖定接收法、取樣積分法等對(duì)信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，但大大增加了成本，也降低了探測(cè)速度。尤其對(duì)于日盲成像、通訊和位置追蹤等應(yīng)用來(lái)說(shuō)，需要對(duì)信號(hào)實(shí)時(shí)測(cè)量，而對(duì)微弱響應(yīng)信號(hào)的測(cè)量是一件困難的事情，其噪聲和干擾將影響到測(cè)量系統(tǒng)的分辨率、動(dòng)態(tài)范圍、信噪比和重復(fù)性。因此，提高Ga2O3探測(cè)器在微弱日盲信號(hào)下的響應(yīng)，是其實(shí)用化的關(guān)鍵。

針對(duì)以上問(wèn)題，我院研究人員通過(guò)構(gòu)建具有超薄Ga2O3吸收介質(zhì)的垂直肖特基結(jié)構(gòu)，以減小載流子輸運(yùn)距離，從而抑制低光強(qiáng)下外量子效率衰減問(wèn)題。同時(shí)為了保證光吸收效率，設(shè)計(jì)了Al/Al2O3/Ga2O3結(jié)構(gòu)，利用多光束干涉在超薄的Ga2O3（< λ/4n）薄膜中實(shí)現(xiàn)了高光吸收效率。該結(jié)構(gòu)能有效抑制低光強(qiáng)下外量子效率的衰減，也能提高相同光強(qiáng)下的光生子載流子密度，從而提高Ga2O3探測(cè)器在微弱日盲信號(hào)下的響應(yīng)。最終利用該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了高靈敏度的Ga2O3日盲探測(cè)陣列，并應(yīng)用于微弱日盲信號(hào)（nW/cm2）的成像、光軌跡檢查等。該研究結(jié)果有助于促進(jìn)日盲區(qū)微弱信號(hào)檢測(cè)與成像技術(shù)的發(fā)展，也有助于動(dòng)推動(dòng)Ga2O3日盲探測(cè)器的實(shí)用化進(jìn)展。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金以及中國(guó)博士后基金等項(xiàng)目的資助。

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