基于MoS2/a-IGZO/a-Ga2O3异质结的高响应度自供电日盲光电探测器研究

针对自供电日盲光电探测器(SBPD)低响应度的技术瓶颈，研究人员创新性地在MoS2/a-Ga2O3异质结中引入非晶InGaZnO(a-IGZO)中间层，构建了双异质结结构。该器件在零偏压下实现183 mA/W的高响应度，探测率达1.52×1013 Jones，紫外/可见光抑制比达3.98×103，为先进日盲探测系统提供了新策略。

　　

在光电探测领域，日盲紫外波段(200-280 nm)的检测技术对导弹预警、火灾监测等军民应用至关重要。然而传统Ga₂O₃基探测器需外接偏压，而二维材料异质结又面临响应度不足的困境。针对这一挑战，中国的研究团队在《Applied Surface Science》发表研究，通过能带工程设计出革命性的MoS₂/a-IGZO/a-Ga₂O₃三明治结构。

研究采用射频磁控溅射制备a-Ga₂O₃和a-IGZO薄膜，结合机械剥离的MoS₂构建垂直异质结。通过X射线光电子能谱分析能带排列，利用半导体参数分析仪测试光电性能。

【Fabrication of the a-IGZO/a-Ga₂O₃ heterojunction】
研究发现a-IGZO中间层将MoS₂/a-Ga₂O₃的单高势垒分解为MoS₂/a-IGZO(0.38 eV)和a-IGZO/a-Ga₂O₃(0.72 eV)双低势垒，使电子隧穿概率提升3个数量级。

【Results and discussion】
器件在254 nm光照下展现突破性性能：零偏压响应度达183 mA/W，较传统结构提升90倍；44/38 ms的快速响应源于双内建电场加速载流子分离；3.98×10³的紫外/可见抑制比归因于a-Ga₂O₃的陡峭吸收边。

【Conclusions】
该研究开创性地将a-IGZO作为"电子水库"和势垒调节层，通过能带工程实现三大突破：双势垒降低载流子输运阻力、高浓度电子储备提升导电性、双内建电场增强分离效率。这项工作为新一代自供电日盲探测器提供了普适性设计范式，推动其在环境监测、空间通信等领域的实用化进程。