近日，我院金刚石光电材料与器件研究组与日本国立材料科学研究所合作，通过简单的折纸法，首次实现了Ga₂O₃基三维日盲光电探测器阵列的设计和制备。相关结果以郑州大学为第一单位发表于国际知名期刊《Advanced Functional Materials》上（影响因子：15.621）（3D Solar-Blind Ga₂O₃Photodetector ArrayRealized ViaOrigami Method,Adv. Funct. Mater.2019, 1906040）。论文第一作者为我院2019级博士研究生陈彦成，通讯作者为我院卢英杰副教授、单崇新教授以及日本国立材料科学研究所廖梅勇教授。

3D光电探测器作为一种新兴光电器件，扩展了传统二维平面光电探测器的应用。这种结构的探测器可以实现诸多独特性能，例如极宽的检测角度和卓越的空间识别能力等。然而，三维光电器件在制备过程中受到诸多因素限制，例如：材料生长过程中本身无法直接形成所需的三维结构；柔性衬底的玻璃化温度低（通常<150°C），此温度下很多材料无法制备。紫外光电探测器在民用和军用方面有众多应用，比如生物/化学分析、火焰传感、隐蔽空对空通信、导弹跟踪和环境监测等。由于大气中的臭氧和水蒸气颗粒物对深紫外光具有极强的吸收，因此波长短于280 nm的太阳辐射在地球表面几乎不存在，所以称这段光为日盲区。由于日盲光的自然背景低，在此光谱范围内工作的光电探测器具有背景噪声低和虚警率低等优点。迄今为止只有关于MoS₂和钙钛矿材料的可见光3D光电探测器的报道，紫外波段的3D光电探测器仍为空白。

针对以上问题，我院研究人员通过优化生长工艺，室温条件下在柔性衬底上制备了Ga₂O₃薄膜，并通过简单的折纸法首次实现了3D日盲紫外光电探测器阵列。此光电探测器具有高响应度，高光谱选择性，以及高量子效率，在大角度数千次循环弯折之后显示出良好的光电稳定性。此外，该器件可以实时捕获光源运动轨迹，还可以同时识别多角度入射光分布。这项工作为常规半导体薄膜制造3D光电探测器提供了可能途径，在光定位、跟踪、成像和通信等方面具有广泛的应用潜力。

该工作得到了国家重点研发计划，国家自然科学基金以及国家杰出青年基金等项目的支持。

全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201906040