作为第三代宽禁带半导体,ZnO是制作短波长发光管和光电探测器的重要候选材料。通过元素掺杂ZnO的禁带宽度可在很宽波段范围内进行调控,例如通过调整MgxZn1-xO中的Mg组分,其带隙可在3.37~7.8eV(380~160nm)范围内调控,从而可覆盖280~220nm的日盲波段,成为继AlGaN后的又一重要日盲紫外探测材料。作为核心元器件的日盲紫外探测器在多个领域具有重要应用价值,是目前光电子高技术领域的一个研发重点。

  中科院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)杜小龙研究组持续开展了MgZnO单晶薄膜界面工程、能带工程及器件应用等一系列研究工作,获得了一些重要进展。自2008年起梅增霞副研究员和博士生刘章龙、梁会力等系统研究了MgZnO合金薄膜的MBE生长动力学过程,发现了低温富氧生长条件在抑制相分离现象中的重要作用,发展了具有自主产权的“准同质外延”和“活性气体环境中金属源束流的原位精确控制”技术,结合独创的界面控制与能带调控工艺,研制出Mg组分为55%、带隙为4.55eV(272nm)的单一纤锌矿相MgZnO单晶薄膜,为目前国际报道的最高值,其带隙成功进入日盲波段【Adv. Mater., 21, 4625 (2009)】;在材料性能获得重大突破的基础上,梅增霞副研究员、侯尧楠博士生等利用微纳加工技术研制出光响应截止波长为270nm、光响应度为0.02A/W、光响应时间小于500ns的高性能纤锌矿相MgZnO日盲紫外探测原型器件,该工作已发表在今年3月10日的《应用物理快报》上【Appl. Phys. Lett. 98, 103506 (2011)】。