日盲紫外探测与成像在导弹预警、火灾监测等领域具有不可替代的优势，但传统探测器面临响应速度与灵敏度难以兼得的挑战。单向素成像技术虽在紧凑性和成本方面具有优势，但缺乏同时具备高速与高灵敏度的日盲紫外探测器，限制了其在深紫外光谱的应用。近日，东北师范大学物理学院徐海阳、马剑钢教授团队在氧化镓（Ga2O3）基日盲紫外光探测与成像领域取得新进展。研究团队基于能带工程理念，设计了独特的Ga2O3/AlN/AlGaN:Si（nBn++）异质结结构。其中，Ga2O3作为光吸收层，AlN作为势垒层，AlGaN:Si作为接触层。N极性AlN/AlGaN:Si界面的自发极化场诱导界面能带弯曲，在价带形成空穴势阱。该势阱有效限制并积累光生空穴，引发增益机制，同时极化场确保光生载流子被快速提取。该探测器在245 nm光照和零偏压下，实现了高响应度（0.73 A/W）、高比探测率（＞1011 Jones）与快响应速度（上升时间~60 ns， 衰减时间~56 μs）的优异结合。利用该高性能探测器，团队与本院周成老师开展交叉合作，共同搭建了一套高灵敏日盲紫外单像素成像系统，通过器件-算法协同优化，成功实现了对动态目标的清晰捕捉与实时成像演示。相关成果以“High-sensitivity and fast-response solar-blind photodetectors via band offset engineering for motion tracking”为题，发表于国际学术期刊《Nature Communications》。
该成果的第一作者为我院王宏彬博士后，通讯作者为李鹏副教授、马剑钢教授和徐海阳教授。该研究得到了国家自然科学基金杰出青年资助项目、国家重点研发计划项目、国家自然科学基金面上项目、青年基金项目、吉林省科技厅项目的支持。
图1. Ga2O3/AlN/AlGaN:Si异质结能带图和电场分布
图2. 氮化物表面极性与异质外延关系
图3. 日盲紫外探测器光响应特性
图4. 日盲紫外单像素成像
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-025-63683-w
撰稿人：王宏彬
初审：庞博
复审：张岩
终审：王中强
