给半导体装上“智慧大脑”:揭秘调控紫外光的黑科技
创始人
2026-08-16 21:30:47

给半导体装上

“智慧大脑”

揭秘调控紫外光的黑科技

在科技飞速发展的今天

紫外光检测技术

正成为环境监测

空间通信等领域的“千里眼”

然而

传统的紫外光电器件

常因材料内部的“隐形陷阱”

而性能受限

内蒙古工业大学理学院

关玉琴副教授团队

另辟蹊径

为半导体材料设计了一套

精妙的“调控系统”

让紫外光的捕捉与传输

变得更加高效

为未来技术革新打开了新大门

攻克“陷阱”:

让光电流畅通无阻

半导体材料β-Ga₂O₃

因独特的日盲特性

仅对紫外线敏感

被视为紫外光电器件的理想材料

但天然的β-Ga₂O₃中

存在着大量氧空位

这些微小的“空洞”

如同高速公路上的深坑

会捕获并复合载流子

电流的“运输车”

导致光电器件

响应速度慢、暗电流大

严重制约其应用

如何填平这些“路坑”

让光电流畅通无阻?

科研团队给出了巧妙答案

构建“智慧高速路”:

元素掺杂与缺陷调控

团队将目光投向

g-ZnO/β-Ga₂O₃异质结

通过Ga/Zn互掺杂与氧空位协同调控

打造出一条

光生载流子的“专属高速路”

他们借助第一性原理计算

构建了含不同缺陷

与掺杂构型的7种异质结模型

像“数字孪生”般

模拟材料在原子层面的行为

研究发现

Ga和Zn元素的精准“植入”

如同在路面上铺设特殊材料

既填补了部分氧空位

又形成了

促进载流子分离与传输的电场

这巧妙的设计

使光生电子与空穴“分道扬镳”

避免复合

从而大幅提升器件的

光电转换效率与响应速度

技术突破:

从实验室到星辰大海

这项研究不仅从理论上

破解了β-Ga₂O₃的“天生缺陷”

更为高性能日盲紫外光电器件的设计

提供了“施工蓝图”

想象一下:

在环境监测中

搭载这类新型材料的

光电探测器能更灵敏地

捕捉到太阳紫外线变化

为臭氧层监测、空气质量预警

提供更精准的数据

在空间通信领域

它们能抵御宇宙射线的干扰

为卫星与地面的激光通信

构建稳定链路

甚至在消防救援中

火灾中的紫外光信号

为生命救援争取宝贵时间

未来

随着研究的深入

这类智能光电器件有望在深空探测

国家安全等领域大显身手

让人类对光的掌控能力迈向新的高度

该研究获得自治区自然科学基金项目支持

(来源:内蒙古自治区科学技术厅)

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