摘要
紫外（UV）光电探测器在火焰监测、环境感知、紫外摄影、光通信及生物化学分析等领域具有重要作用，而III族氮化物量子阱结构是此类器件的有前景的平台。二维Ti3C2Tx MXene材料兼具金属导电性和依赖端基的工作函数，为修改基于GaN的光探测器的表面与界面输运特性提供了一条有吸引力的途径。本工作的目的是确定将Ti3C2Tx MXene表面区域集成到光栅电极GaN/AlGaN非对称耦合量子阱紫外光电探测器上，是否选择性地增强了光响应，还是主要改变了器件的整体电导。器件在254 nm光照下进行制备和评估。光学显微镜和扫描电子显微镜验证了图形化器件及连续光栅区域，制备流程阐明了集成程序。对同一器件在Ti3C2Tx MXene覆盖前后的静态电流-电压（I-V）特性进行了测量。两种状态下均表现出非线性输运以及可辨识的光-暗电流差异。在MXene覆盖之前，器件在+3 V下的暗电流为1.98 μA，净光电流为1.90 μA，光暗电流比为1.96；覆盖后，相应值分别为0.837 mA、0.835 mA和2.00。暗电流的增加在三个光栅电极器件上得以重现，其中MXene覆盖使暗电流提高了约4 × 102至1.3 × 103倍（具体倍数取决于器件及扫描方向），而无光栅电极的对照结构电流仍比MXene覆盖器件低近三个数量级。在固定偏压+1 V下切换254 nm光源，可在两个电流水平之间产生可重复的切换，光暗电流比为2.10–2.15；转换在0.1 s的采样间隔内完成。Ti3C2Tx MXene覆盖在两种电状态下均提高了总电流水平，同时在+1至+5 V范围内保持了可检测的相对光暗对比度，表明主要的测量变化是器件电导的增加，而非相对光响应的选择性增强。在本以静态I-V测量为中心并辅以单器件时间分辨测量的输运研究范围内，结果证明了同一器件上暗态与254 nm光照态之间的静态分离以及MXene覆盖对整体电输运特性的修改；该研究未声称光电探测器性能参数的改善，且由于未对器件上的入射光功率进行校准，未报告绝对性能参数。
