科研动态 | 哈工大航天学院/郑州研究院开发出面向日盲弱光成像的
超灵敏、超快自供电紫外光探测器阵列
（王凯熙/文图）近日，哈工大航天学院/郑州研究院先进光电技术研究院面向日盲弱光成像的重大需求，研制出基于CuNiO2/SiC光伏结构的超灵敏、超快自供电紫外光探测器阵列。相关研究成果以《面向日盲弱光成像的超灵敏超快自供电紫外光探测器阵列》（Ultrasensitive and Ultrafast Self-Powered Ultraviolet Photodetector Array for Solar-Blind and Weak-Light Imaging）为题发表在材料类国际顶级期刊《先进材料》（Advanced Materials）上（影响因子26.8）。该研究有望推动宽禁带半导体及其异质结构在日盲与弱光探测等领域的应用。
近年来，基于碳化硅、氧化镓等宽禁带半导体材料的探测器，因其低电压驱动、优异的光谱选择性和优良的抗辐射性能而备受关注。然而，随着天文学和生物医学等前沿应用对弱光条件下超低探测限、快速响应及高灵敏度的需求日益迫切，这使得传统光电导型器件逐渐显露出性能瓶颈。为突破这一限制，发展基于宽禁带半导体异质结构的光伏型探测器成为重要研究方向：通过在异质结中引入内建电场，可以有效调控电荷输运并增强光吸收，从而提升器件的综合性能。尽管近年来SiC和Ga2O3异质结探测器已取得积极进展，但由于声子散射、界面缺陷及能带错配等因素，它们在高灵敏度与高速响应的协同优化方面仍面临巨大挑战。
针对上述难题，本团队构建了一种基于CuNiO2/SiC光伏结构的8×8紫外探测器阵列。通过脉冲激光沉积在SiC衬底上制备高质量CuNiO2薄膜，形成了具有强内建电场的II型异质结。得益于高质量界面、强内建电场、Fowler-Nordheim隧穿机制以及异质结增强光吸收的协同作用，器件在266nm照射下实现了超高灵敏度（4.6nW/mm2）、快速响应（~45ns）、高响应度（104.2mA/W）和高比探测率（3.4×1012Jones），整体性能显著优于现有SiC和Ga2O3宽禁带半导体及其异质结构的自驱动紫外光探测器。此外，该器件还具备较高截止频率（−3dB@5kHz）和极低电流噪声（10-22A2·Hz-1），能够实现基于双线性插值的实时深紫外成像。上述优势最终促成了高性能8×8紫外探测阵列的成功实现，展现了其在高灵敏快速探测及成像应用中的巨大潜力。
图1. (a) 器件在266nm脉冲照射下的瞬态光响应曲线。其衰减时间分别为45.0ns（266nm）和81.5ns（266nm，标准太阳光谱AM1.5G条件下）。内插图为8×8光电探测器阵列的结构示意图；(b) 成像结果经双线性插值算法处理前（上图）与处理后（下图）的对比图；(c) 器件阵列在太阳光干扰前后进行实时弱光反射成像的效果图。
哈工大为论文第一完成单位。航天学院硕士研究生邓炜龙与物理学院硕士研究生生范翔宇为论文共同第一作者，航天学院/郑州研究院宋波教授，物理学院/郑州研究院王先杰教授、航天学院/郑州研究院张宇民教授、材料科学与工程学院李洋教授为论文共同通讯作者。
该研究工作得到了国家自然科学基金、激光空间信息全国重点实验室等项目资助。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202514968
编辑&排版：杨贝
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审核：张懿文、宋波
