在高性能探測技術(shù)領(lǐng)域，我國的應(yīng)用需求正以前所未有的速度增長，這一趨勢對(duì)新型光探測材料的研發(fā)提出了更為嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)。作為光電探測技術(shù)的核心要素，異質(zhì)外延半導(dǎo)體材料憑借其卓越的光電性能，被視為未來科技發(fā)展的潛力股。

然而，這些材料的實(shí)際應(yīng)用之路并非一帆風(fēng)順。由于晶格匹配的限制，異質(zhì)外延過程往往伴隨著高晶格應(yīng)變，導(dǎo)致界面質(zhì)量受損，晶體缺陷頻發(fā)。加之昂貴的半導(dǎo)體設(shè)備及復(fù)雜的工藝技術(shù)，使得這些材料的廣泛應(yīng)用面臨重重阻礙。

在這一背景下，上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的一支科研團(tuán)隊(duì)，在房永征和劉玉峰教授的帶領(lǐng)下，取得了突破性進(jìn)展。他們依托“光探測材料與器件”上海高水平地方高校創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)及上海市光探測材料與器件工程技術(shù)研究中心等平臺(tái)，采用了一種全新的“面內(nèi)自適應(yīng)異質(zhì)外延”策略。

這一策略的核心在于，通過晶體取向的30°旋轉(zhuǎn)，巧妙地調(diào)控壓應(yīng)力與拉應(yīng)力，使得不同晶格常數(shù)的異質(zhì)外延單晶與藍(lán)寶石襯底之間形成了可控的界面應(yīng)變。這一創(chuàng)新方法不僅解決了異質(zhì)外延過程中的晶格匹配難題，還顯著提升了外延材料的光探測性能。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，基于該異質(zhì)外延材料構(gòu)建的光電探測器，在450nm波長的激光照射下，展現(xiàn)出了驚人的性能。其響應(yīng)時(shí)間僅為367.8微秒，探測率高達(dá)3.7×1012 Jones，線性動(dòng)態(tài)范圍更是高達(dá)113dB，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)玻璃襯底器件。這一成果不僅驗(yàn)證了“面內(nèi)自適應(yīng)異質(zhì)外延”策略的有效性，也為新型半導(dǎo)體材料的異質(zhì)外延生長及其器件應(yīng)用開辟了新的道路。

該光電探測器在多次開關(guān)循環(huán)和長時(shí)間測試中均表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性和可靠性，進(jìn)一步證明了其在實(shí)際應(yīng)用中的潛力。這一研究成果不僅為光電探測技術(shù)的發(fā)展注入了新的活力，也為我國在高性能探測技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用需求提供了強(qiáng)有力的支持。

該團(tuán)隊(duì)的研究成果已于2024年12月4日在材料類頂級(jí)期刊《Advanced Materials》上發(fā)表。這一成就不僅是對(duì)團(tuán)隊(duì)科研實(shí)力的肯定，也是對(duì)我國在光電探測技術(shù)領(lǐng)域研究水平的一次重要提升。

隨著這一成果的發(fā)布，相信會(huì)有更多的科研人員和企業(yè)關(guān)注到異質(zhì)外延半導(dǎo)體材料的潛力，并投入到相關(guān)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用中。未來，我們有理由期待，在高性能探測技術(shù)領(lǐng)域，我國將取得更多令人矚目的成就。