近日，我院范海波教授课题组在英国皇家化学学会期刊Journal of Materials Chemistry C上发表封面文章，题为“A high-performance NiO/TiO2 UV photodetector: the influence of the NiO layer position”。该文章通过旋涂法和电沉积法方法，构造了两种不同结构的TiO2紫外光电探测器件，通过对比研究了NiO层及其位置对器件性能的影响，并且获得了性能优异的紫外光电探测器件，为其实用化提供了可能。

紫外(UV)光电探测器(PDs)由于在光通信、环境监测、化学生物传感、未来存储和光电子电路等各种工业和军事的巨大应用前景而引起了广泛关注。近几十年来，各种宽带隙半导体包括SiC、Ga2O3、GaN、ZnO、ZnS、NiO和TiO2等被用于制备UV PD。TiO2因其高紫外吸收系数、优异的化学稳定性、低成本和环境友好等特性被广泛制作为高度敏感的紫外线器件。由于TiO2纳米粒子中光产生载流子的低迁移率和高复合率，研究中常用基于一维纳米结构的纳米阵列(NAs)来构建紫外光电探测器，但是单一的TiO2纳米阵列器件却存在响应时间过长的难题。

为提高响应度，通过构建P-N结、肖特基结和异质结等方式是制备快速响应紫外光电探测器的有效途径。NiO作为一种典型的p型半导体，由于其合适的带隙、高的光学透明度和自然可用性，常用于与TiO2构成P-N结型器件。在以往的研究中，NiO层都是在TiO2阵列的顶部复合的，当NiO的量比较小时，很难形成均匀连续的NiO层。同时，由于TiO2生长方法的局限性以及NiO弱的耐酸耐碱性，在NiO层上生长TiO2非常困难。本工作利用旋涂法和电沉积法方法实现了NiO层上TiO2阵列的生长，并制备了两种不同结构的器件，研究了在TiO2阵列上面(S-TN)和下面(D-NT)生长NiO对器件性能的影响。研究发现构建的D-NT器件比S-TN器件具有更好的性能，该器件可在无源条件下使用，具有0.1s的超快响应速度。

我院2019级硕士生杨冬梅为本文第一作者，范海波教授和滕凤教授为本文共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金（No.51902255, 11204238, 51803168)和陕西省自然科学基金（2017JM1030）的支持。

图1. (a) D-NT器件示意图，(b) TiO2/NiO异质结器件在黑暗条件和365 nm光照下的I-V曲线，(c) TiO2/NiO异质结器件在光开关过程中的I-t曲线和(d) 0-60s范围周期放大图。

图2.无外加电压情况下，D-NT器件在开关光过程中的(a) I-t曲线，(b) 0-60s范围周期放大图。

图3 (a) S-TN PD和(b) D-NT PD的能带图。

原文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/tc/d1tc02687a