氮化镓（Gallium nitride，GaN）作为宽禁带半导体，是第三代半导体的代表性材料，其为直接带隙材料，具有发光效率高、热导率大、物理化学性质稳定等优点，在照明、显示、探测等多个领域有着很高的应用价值。低维（如纳米柱、量子点）GaN基材料因其独特的物理特性，受到了学术界的广泛关注。 

　　中科院苏州纳米所陆书龙团队利用分子束外延（Molecular-beam epitaxy，MBE）技术开展了GaN基纳米柱材料外延生长的研究，基于纳米柱结构的GaN基探测器有望获得良好的柔韧性，可以拓展GaN基材料在光电探测器领域的发展与应用。 

　　在前期柔性GaN基纳米柱薄膜快速剥离技术和相关探测器件的基础上（ACS Appl. Nano Mater. 2020, 3: 9943；ACS Photonics 2021, 8: 3282；Materials Advances, 2021, 2: 1006），最近该团队利用转移的(Al,Ga)N纳米柱薄膜制备了一种柔性自驱动紫外探测器，该器件具有很高的紫外/可见光抑制比（977）、比探测率（2.51×10¹¹ Jones）和透明度（Max: 81%）。同时实验发现，该自驱动探测器具有良好的柔韧性（图1），500次的大幅弯折之后，器件的光电流的强度仍然保持稳定。此外，GaN基材料稳定的物化性质和器件钝化工艺，使探测器在长时间的光照测试（6000s）、耐久度测试（30天）后依然能具有良好的稳定性。 

　　　　图1 基于(Al,Ga)N纳米柱的自驱动探测器的柔性和稳定性测试 

　　上述研究成果以Flexible self-powered photoelectrochemical photodetector with ultrahigh detectivity, ultraviolet/visible reject ratio, stability, and a quasi-invisible functionality based on lift-off vertical (Al,Ga)N nanowires为题发表于Advanced Materials Interfaces，共同第一作者是博士生蒋敏和张建亚，该论文被期刊选为背封面（Back Cover，图2）。 

　　　　图2 基于中国水墨画所绘制的背封面（Back Cover，电流包围的鱼和莲花茎分别代表氧化还原反应和纳米柱，游动的蝌蚪代表电子-空穴对） 

　　此外，团队在自驱动光电探测器中成功引入了GaN/铯铅溴（CsPbBr₃）钙钛矿核壳异质结纳米柱结构，发现CsPbBr₃量子点能够大幅提升光电流（约160%），从而提升响应度（1.08 vs 0.41 mA/W）。CsPbBr₃量子点能够产生内建电场和调控能带，GaN与量子点之间的光反射也有利于增加光子吸收和载流子产生，从而增强光电流。相关工作以Enhance the responsivity and response speed of self-powered ultraviolet photodetector by GaN/CsPbBr₃ core-shell nanowire heterojunction and hydrogel为题发表于Nano Energy ，第一作者是博士生张建亚。 

　　　　图3 基于GaN/CsPbBr₃纳米柱结构的自驱动探测器的结构示意图、光电流测试曲线和能带示意图 

　　上述论文的通讯作者为赵宇坤副研究员和陆书龙研究员，相关研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院从0到1原始创新项目、江苏省重点研究项目以及所自有资金等项目的资助，同时也得到了中科院苏州纳米所纳米真空互联实验站（Nano-X），加工平台和测试平台的支持。 

　　相关文章链接：

　　Advanced Materials Interfaces

　　Nano Energy