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1研究背景
随着科技的迅速发展，可穿戴电子设备已成为现代社会的重要组成部分。特别是，柔性光电探测器因其在环境监测、火焰检测、深紫外成像等领域的广泛应用而备受关注。传统的光电探测器需要外部电源，这不仅在实际使用中造成不便，也违背了节能和环保的原则。因此，设计无需外部电源即可独立工作的自供能光电探测器成为了科研人员的研究热点。β-Ga2O3作为一种宽带隙半导体材料，因其高紫外光吸收效率和稳定的物理化学性质，逐渐成为深紫外光电探测器领域的研究焦点。然而，由于生长条件的限制，大多数基于β-Ga2O3的柔性自供能光电探测器都是基于非晶态或晶态较差的材料，这严重限制了相应设备的性能。因此，构建具有高质量晶体结构的Ga2O3基异质结，并实现合适的能带结构对提高设备性能至关重要。
2成果简介
在这项研究中，研究人员通过晶格对称性和能带对齐工程，构建了一种高质量的柔性NiO/β-Ga2O3 p−n自供能光电探测器。这种探测器由于其合适的能带对齐结构，在零偏压下展现出高光-暗电流比（1.71 × 10^5）和大检测灵敏度（6.36 × 10^14 Jones），优于大多数基于刚性基底的Ga2O3自供能光电探测器。此外，制造的光电探测器在弯曲条件下还显示出卓越的机械稳定性和鲁棒性，证明了它们在柔性光电子设备中的实际应用潜力。3图文导读
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图1 展示了半导体异质结的三种典型能带对齐结构，以及β-Ga2O3/NiO异质结的能带结构，显示了典型的II型结构，其中小的导带和大的价带偏移促进了电子-空穴对的分离，优化了光电探测器的自供能特性。![]()
图2 描述了自供能β-Ga2O3基光电探测器的设计原理，包括NiO (111)和β-Ga2O3 (−201)平面的晶体结构图，以及它们在PET上的转移和自由悬挂过程的示意图。![]()
图3 展示了柔性自供能β-Ga2O3/NiO异质结膜的光电检测性能，包括在不同电偏压和光强度下的电流-电压曲线，以及在不同光强度下的电流-时间特性。![]()
图4 展示了柔性自供能β-Ga2O3/NiO光电探测器的机械鲁棒性，包括在不同弯曲条件下的电流-电压特性和光电探测器在多次弯曲循环后的稳定性。 4小结
本研究成功获得了一种基于高质量晶体的柔性自由悬挂β-Ga2O3/NiO p−n异质结膜，并因其精细设计的能带对齐和晶体结构，展现出优异的光电性能和自供能特性。此外，柔性光电探测器还表现出高弯曲抗性，证明了其作为实际可穿戴电子设备的潜力。通过晶格对称性和能带结构工程实现的高质量晶体β-Ga2O3/NiO双层膜，不仅为制造相应的柔性设备如紫外光电探测器、集成薄膜晶体管和功率整流器提供了途径，而且为设计其他柔性半导体设备提供了策略。文献：
https://doi.org/10.1021/acsami.4c05643
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