2022年3月11日，Journal of Materials Chemistry C（《材料化学杂志C》）在线发表了课题组有关氧化锌/氧化镓/氧化亚铜梯度异质结光电器件的重要研究进展，论文题为“Enhanced photo-response performance of Cu2O-based graded heterojunction optoelectronic devices with Ga2O3 buffer layer” （《通过Ga2O3缓冲层提升Cu2O基梯度异质结的光响应性能》）。物理学院2019级博士生肖蒙为论文第一作者，物理学院方国家教授、何进副教授为通讯作者，武汉大学物理科学与技术学院为论文第一署名单位。
氧化亚铜（Cu2O）是一种元素储量丰富且无毒的p型半导体，直接带隙约为2 eV，适用于可持续发展的光伏电池与光电探测器。然而，由于Cu2O的导带能级较高，与大多数n型半导体材料能级不匹配，这限制了Cu2O基高效光电子器件的发展。
这这项工作中，通过结合脉冲激光沉积（PLD）制备的Ga2O3缓冲层，我们首次将ZnO/Ga2O3/Cu2O梯度异质结引入光电探测器的制备。通过改变通入氧气的压强，Ga2O3薄膜的带隙4.1eV-5.5eV）、费米能级和光学性质可以调节。采用开尔文探针力显微镜（KPFM）对ITO/ZnO/Ga2O3界面之间的费米能级分布进行了研究，直观地展示了其费米能级之间的梯度排列。具有梯度能带的异质结被证实可有效加速Cu2O基薄膜光电探测器中的电荷传输，同时也能够抑制载流子复合，提高了Cu2O基光电器件的性能。该探测器具有快的光响应速度（1 ms）、好的线性度（120 dB）和优异的长期稳定性。
该工作的研究结果为提高基于Cu2O的光伏和光探测器件的性能提供了一种良好的策略。该研究得到了国家高技术研究与发展计划、国家自然科学基金、湖北省自然科学基金的支持。文章链接：https://doi.org/10.1039/D2TC00652A