中国科大在半导体p-n异质结中实现双向光电流

中国科学技术大学微电子学院龙世兵教授、孙海定研究员团队在氮化镓（GaN）半导体p-n异质结中实现了独特的光电流极性反转（即双向光电流现象）。相关成果以“Bidirectional photocurrent in p-n heterojunction nanowires”为题，于2021年9月23日发表在《自然•电子学》上（Nature Electronics2021, 4, 645-652）。这是中国科大首次以第一作者单位在该期刊上发表研究论文。

基于前期的工作积累，研究人员从GaN基半导体p-n异质结能带结构设计，MBE外延工艺探索及纳米线形貌调控出发，结合DFT第一性原理理论计算优化及半导体表面金属铂（Pt）纳米颗粒定向修饰，成功构建了基于p-AlGaN/n-GaN异质p-n结的光谱可分辨型光电探测器。

该新型器件架构不仅克服了传统固态p-n结光电探测器的功能限制，通过改变半导体材料本身带隙（如组分调控等手段），还可以实现从深紫外到近红外全光谱响应覆盖，有望为便携式光谱仪、液体环境（如水下，生物体内）光电探测和传感、高分辨率多通道光电传感器/成像设备、光控逻辑电路等未来新学科交叉领域带来新的应用突破。

中国科学技术大学微电子学院孙海定研究员为论文通讯作者，微电子学院博士生汪丹浩为论文第一作者，合肥微尺度物质科学国家研究中心胡伟研究员，美国密歇根大学Mi Zetian教授、澳大利亚国立大学傅岚教授（中国科大微电子学院客座教授）参与了项目的联合攻关。此项研究工作得到了国家自然科学基金项目、中科大双一流建设经费、中央高校基本科研基金等专项经费的资助，也得到了中国科大微电子学院、中国科大微纳研究与制造中心、中国科大信息科学实验中心、国家同步辐射实验室和中科院无线光电通信重点实验室的支持。……