上海应用技术大学团队在光探测材料领域取得重大突破

近日，上海应用技术大学的研究团队宣布在光探测材料领域取得了重要的科研进展。该团队与中国科学技术大学杭州高等研究院及美国麻省理工学院（MIT）等多个国内外单位共同合作，推出了一项创新的研究成果，标志着在高性能光探测材料及其应用技术方面又向前迈进了一步。

在当今时代，随着科技的迅猛发展，特别是信息技术、通信工程和微电子等领域对高性能探测技术的需求不断增加，新型光探测材料的研发愈发受到重视。作为光电探测技术中的核心材料之一，异质外延半导体材料以其卓越的光电性能而展现出广阔的适用潜力。由于受到晶格匹配的限制，这些材料在单一衬底上的异质外延常常面临较高的晶格应变，不可避免地影响到材料的界面质量及晶体缺陷的增加，进而导致了诸多技术瓶颈。昂贵的半导体设备以及复杂的生产工艺也限制了其广泛的商业应用。

针对上述挑战，上海应用技术大学材料科学与工程学院的房永征教授与刘玉峰教授带领的团队积极探索，依托“光探测材料与器件”创新团队及上海市光探测材料与器件工程技术研究中心等高水平科研，他们通过一种名为"面内自适应异质外延"的新策略，成功实现了二维半导体单晶材料在c面蓝宝石衬底上的高取向外延生长。

这种新方法的关键在于通过对晶体取向进行30°旋转，巧妙地调控了材料中压应力与拉应力，使得不同晶格常数的异质外延单晶与蓝宝石衬底之间形成可控的界面应变。这种自适应的方式大大提高了材料的兼容性，进而提升了器件的性能。更为重要的是，基于这一异质外延材料所构建的光探测器件在性能指标上远超传统材料，展现出更为优异的光探测能力。

实验结果显示，利用在c面蓝宝石衬底上进行的异质外延生长的二值半导体单晶所构建的光电探测器，在接受波长为450 nm的激光照射时，其响应时间达到了367.8微秒，探测率更是高达3.7×10¹² Jones。线性动态范围（LDR）达到了113 dB，远远超出传统玻璃衬底器件的表现。这一系列优越的性能不仅提升了光电探测器的有效性和可靠性，也为其在实际应用中的长寿命和稳定性奠定了基础。团队的研究成果为新型半导体材料的异质外延生长以及后续器件应用提供了新的实验方法和理论支撑。

该成果的研究论文“In-Plane Adaptive Heteroepitaxy of 2D Cesium Bismuth Halides with Engineered Bandgaps on c-Sapphire”已于2024年12月4日发表在材料科学领域的顶级期刊《Advanced Materials》上，进一步证明了该团队在光探测材料方面的研究实力及国际影响力。该期刊的影响因子高达27.4，显示出研究成果在学术界中的重要性与广泛关注度。

上海应用技术大学团队的这一突破，标志着中国在光探测材料研究领域的技术实力正在不断增强，不仅为未来的光电检测技术的发展开辟了新的道路，也为高校科研工作提供了新的示范作用。随着这一优秀成果的逐步成熟和应用，预计将在多个领域产生深远的影响，例如光通信、传感器以及现代医疗设备等。未来，该研究团队还将进一步深化对光探测材料的研究，推动相关技术的商业化应用，为国家的科技进步做出更大的贡献。

如需详细了解该研究的成果与未来的进展，欢迎关注相关学术刊物和科研，以获取最新信息。