在如今科技飛速發展的時代，光探測技術在眾多領域都扮演著極為重要的角色。從環境監測，及時發現大氣、水質等方面的細微變化；到光學通信，保障信息高速穩定地傳輸；再到光電子突觸，模擬人類神經的信號傳遞，推動人工智能的發展，光探測的身影無處不在。然而，傳統的光探測器就像一個個 “偏科生”，它們大多是為特定的光譜范圍而優化設計的。在實際應用場景中，當需要同時檢測從紫外線到紅外線等寬光譜范圍的光信號時，傳統光探測器就顯得力不從心了，這大大限制了它們的使用范圍和效果，成為了光探測領域進一步發展的 “絆腳石”。

為了攻克這一難題，來自國內的研究人員勇挑重擔，開展了一項極具創新性的研究。他們巧妙地將范德華（vdW）材料碲（Te）生長在 III - V 族半導體氮化鎵（GaN）上，構建出一種外延混合異質結，其中還包含一個功能性的帶電平面 Te 中間層。這項研究成果發表在《Applied Surface Science》上，為光探測領域帶來了新的曙光。

研究人員在實驗過程中運用了多種關鍵技術方法。在材料制備方面，采用物理氣相沉積（PVD）技術，在超高真空（UHV）環境下，將 Te 薄膜（約 74nm）外延生長在 p 型摻雜的 GaN (0001) 襯底上。在器件制作環節，利用蔭罩輔助電極沉積技術來制備器件。同時，基于密度泛函理論（DFT）進行第一性原理計算，深入探究異質結的界面結構和電子特性。

下面來詳細看看研究結果。
外延生長 vdW Te 在 3D GaN (0001) 極性襯底上：研究人員利用 PVD 在真空環境中，將 Te 粉末直接蒸發并沉積到 p - GaN (0001) 襯底表面，實現了 Te 薄膜的外延生長。這種方法避免了樣品轉移過程中的氧化和雜質吸附，保證了制備出高質量的異質結構。
光電器件性能測試：通過光電子傳輸測量發現，該 Te/GaN 光探測器在自驅動模式下，展現出了從 200nm 到 2500nm 的寬帶光響應。在紫外線（UV）區域，其響應時間約為 100ms；對于紅外線（IR）和可見光（VIS），響應時間可達 600ms。這一性能表明該器件在神經形態計算和腦機接口（BMI）等領域具有潛在的應用價值。
理論計算分析：第一性原理計算揭示，界面處的二維電子氣（2DEG）在光照下會重新分布，進而改變界面電場，使得電荷載流子在界面勢阱中積累，這一過程有效地促進了光探測器的運行。

綜合研究結論和討論部分，此次研究成功制備出 vdW 窄帶隙 Te 與 3D 寬帶隙 GaN 的混合異質結，該異質結在超高真空環境下生長，保證了界面的超清潔和平整。Te/GaN 光探測器在自驅動條件下實現了穩定的寬帶光響應，這不僅為寬帶光探測技術提供了新的策略，也為光電器件的發展指明了新方向。通過深入研究異質結界面的物理機制，為后續開發低成本、高性能、多功能的光探測器提供了理論依據，在光電子學和神經形態計算等領域具有重要的應用前景，有望推動相關領域的技術革新和產業發展。