光电探测器是光电系统的核心元器件之一，起到将光信号转变为电信号的作用。200-280 nm波段的太阳辐射因被大气层吸收和散射而不能到达地球表面，被称为日盲波段，工作于该波段的探测器可以避免太阳光的干扰，因此具有很高的信噪比和很低的虚警率，在通讯、导弹预警、火灾探测、导航定位和电晕放电检测等领域有广泛的应用前景，是光电探测领域的研究重点之一。氧化镓（Ga2O3）的禁带宽度为4.4-5.1eV，响应光谱覆盖大部分日盲波段，还具有化学和热稳定性好、易于大面积制备、击穿电场强度高等优点，因此被视为制备日盲探测器的理想材料。但现实中被探测目标在日盲区的信号非常微弱，如火焰探测中日盲信号强度只有nW/cm2量级，探测器对如此微弱信号的响应往往淹没在噪声中难以识别。虽然可以通过滤波法、双路消噪法、锁定接收法、取样积分法等对信号进行识别，但大大增加了成本，也降低了探测速度。尤其对于日盲成像、通讯和位置追踪等应用来说，需要对信号实时测量，而对微弱响应信号的测量是一件困难的事情，其噪声和干扰将影响到测量系统的分辨率、动态范围、信噪比和重复性。因此，提高Ga2O3探测器在微弱日盲信号下的响应，是其实用化的关键。
针对以上问题，我院研究人员通过构建具有超薄Ga2O3吸收介质的垂直肖特基结构，以减小载流子输运距离，从而抑制低光强下外量子效率衰减问题。同时为了保证光吸收效率，设计了Al/Al2O3/Ga2O3结构，利用多光束干涉在超薄的Ga2O3（< λ/4n）薄膜中实现了高光吸收效率。该结构能有效抑制低光强下外量子效率的衰减，也能提高相同光强下的光生子载流子密度，从而提高Ga2O3探测器在微弱日盲信号下的响应。最终利用该结构实现了高灵敏度的Ga2O3日盲探测阵列，并应用于微弱日盲信号（nW/cm2）的成像、光轨迹检查等。该研究结果有助于促进日盲区微弱信号检测与成像技术的发展，也有助于动推动Ga2O3日盲探测器的实用化进展。该工作得到了国家自然科学基金以及中国博士后基金等项目的资助。
全文链接：https://doi.org/10.1007/s12274-021-3942-6
