超宽禁带半导体材料六方氮化硼（hBN）因其高的带边吸收系数和稳定的物理化学性质成为了制备真空紫外光电探测器的理想材料之一。然而，目前制备大面积hBN薄膜通常需要超高的温度、特定的气体氛围和特殊处理的衬底等各种严苛条件，使大面积hBN薄膜的获取是低效和高成本的，限制了hBN在真空紫外光电探测器件上的应用。
图1 自组装BNNS薄膜的实物图和SEM图
近期，西安交通大学电子科学与工程学院李强副教授等人通过剥离-自组装小尺寸单晶hBN纳米片制备2英寸晶圆级连续hBN薄膜，并进行了光电探测器的制备与器件工作机制的研究。该方法基于hBN特有的二维结构特性，通过液相剥离的方法从块体hBN上剥离出少层的hBN纳米片（BNNSs），通过自组装工艺将BNNSs组装成大面积有序薄膜，转移至衬底上进行光电探测器的制备。通过“光诱导结势垒高度降低”这一工作机制解释了BNNS薄膜光电探测器的工作原理，并且通过调控BNNS尺寸实现了器件电学特性的调控，使器件具有超低的暗电流，在80 V的电压下仅为0.27 pA。器件对185 nm波长的真空紫外光响应度为1.09 mA/W、探测率为3.42×1011Jones，响应速度为20.97 ms/17.69 ms。团队人员通过双肖特基结模型分析了光照对器件势垒高度和串联电阻的降低效果，为衡量此类器件电学参数光照前后的变化提供了研究方案。与此同时，团队人员建立了自组装薄膜载流子传输模型，分析了器件具有超低暗电流的原因。
图2 BNNS薄膜光电探测器的性能
该研究工作以Large-Area Self-Assembled Hexagonal Boron Nitride Nanosheet Films for Ultralow Dark Current Vacuum-Ultraviolet Photodetectors为题发表在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials，IF=19.9）上。该工作的第一作者为我校博士生张启凡，李强副教授（导师）、先进光电所云峰教授、英国谢菲尔德大学Tao Wang教授和西安电子科技大学郝跃院士共同作为通讯作者，西安交大为第一通讯单位。论文中的表征测试得到了西安交通大学分析测试共享中心和贾春林科学家工作室研究人员的支持。
我校青年教师李强及其团队近年来致力于hBN材料生长及其光电器件的研究，前期工作已获得10余项国家发明专利，并在Advanced FunctionalMaterials、ACS Applied Materials &Interface、Crystal Growth & Design、Applied Surface Science等最具影响力期刊上发表了一系列研究成果。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202315149
李强老师主页：http://gr.xjtu.edu.cn/web/liqiang2014
编辑：刘玉茹
