科学研究

近日，《Nano Research》（JCR一区，IF= 8.183）在线发表了关于TiO₂表面吸附和多结协同作用下的可调式多色检测器的最新研究成果“An adjustable multi-color detector based on regulating TiO₂surface adsorption and multi-junction synergy”。该论文阐述了一种基于检测微环境变化选择性光谱响应的光电探测器件。深圳技术大学健康与环境工程学院季涛助理教授为本文的第一作者及通讯作者，胡俊青教授为共同通讯作者，深圳技术大学健康与环境工程学院为本文的第一单位及通讯单位（论文链接：https://doi.org/10.1007/s12274-021-3565-y）。

在这工作中，通过热蒸发、水热、氢气气氛退火、溶胶旋涂等一系列连续工艺开发了一种具有N-TiO₂/H-TiO₂/p-Si多结结构的光电探测器。合理利用好表面吸附、能带调节、能带偏移等机制在多结器件中形成载流子势垒和势阱，从而达到控制光生载流子传输的目的。 该器件在空气环境中表现出出色的选择性光谱响应。该器件有望在生物检测、环境检测、化学传感和多色通信领域中具有应用前景。

在不同的极性偏压条件下，由于能带的调节和双结的相互限制，该器件表现出对应于不同波长的不同光电流响应特性。通过研究发现器件表面上的H₂O吸附（或O₂吸附）对器件的光响应有很大的影响。我们在空气环境中测量了器件在负偏压和正偏压下的光电流响应谱。在负偏压下，N-TiO₂/H-TiO₂/p-Si异质结器件可以在小于400 nm的光照下更清晰地检测到光电流。在大于400 nm的光照下，该器件的光电流可以在正偏压下清晰地检测到。

另外在真空环境下，减弱了表面吸附作用的影响，器件在负电压下的检测能力会降低甚至消失，而正电压下的检测能力提高了五倍。为了比较具有或不具有吸附的器件的光电响应性能，我们还测量了在真空环境（<0.1 Pa）中随时间变化的光电流响应和光电流谱发生了很大的变化。