国际知名期刊《Laser & Photonics Reviews》刊发浙理工氧化镓团队关于日盲紫外偏振探测的最新研究成果

近日，物理学系浙理工氧化镓团队在日盲紫外偏振探测领域取得重要进展，相关成果以“Fabrication of Highly Anisotropic Large-Area β-Ga₂O₃ Thin Films via Crystal Orientation Engineering for Multifunctional Solar-Blind Polarization-Sensitive Photodetectors”为题发表在国际知名期刊《Laser & Photonics Reviews》上。浙江理工大学22级研究生张广、23级研究生王桢旸为文章的共同第一作者，吴超副研究员、郭道友教授和内蒙古大学刘增特聘教授为共同通讯作者。浙江理工大学为论文第一署名单位。该工作得到了国家自然科学基金项目（包括区域联合重点、面上、青年）、浙江理工大学基本业务费的支持。

工作简介：

日盲偏振探测因能同时获取光强与偏振信息，在复杂环境下实现高灵敏度与强抗干扰的目标识别，已成为日盲紫外光探测领域的重要发展方向。β-Ga₂O₃作为一类具有单斜晶系（空间群C2/m）的超宽禁带半导体材料，展现出优异的光电特性和偏振敏感性，是构建日盲偏振探测器的理想候选材料。然而，受限于传统异质外延生长过程中衬底-薄膜对称性传递效应，导致β-Ga₂O₃外延薄膜普遍呈现各向同性特征，严重制约了其在偏振敏感型日盲探测器中的实际应用。

针对上述关键科学问题，本研究突破传统外延生长范式，创新性提出基于晶格工程的各向异性调控策略。通过构建衬底结构-生长动力学参数协同优化体系，成功打破了异质外延过程中的对称性限制，实现了β-Ga₂O₃薄膜各向异性的显著增强。借助高分辨X射线衍射（XRD）极图分析与偏振分辨拉曼光谱技术，首次系统揭示了衬底对称性对外延薄膜各向异性的调控机制，并结合紫外-可见吸收光谱各向异性表征与密度泛函理论（DFT）计算建立了结构-性能关联模型。实验表明，经优化制备的β-Ga₂O₃薄膜在254 nm日盲波段展现出显著的光学各向异性。基于此构筑的光电探测器表现出优异的偏振敏感特性，其光电流各向异性比达到6.8。通过偏振成像、紫外光通信及逻辑门电路等概念验证实验，本研究不仅证实了各向异性β-Ga₂O₃器件在加密通信等领域的应用潜力，更为突破宽禁带半导体各向异性调控提供了新的技术路径。

论文信息：

Guang Zhang, Zhenyang Wang, Shiwei Chen, Zhaoying Xi, Chao Wu, Haizheng Hu, Zeng Liu, Fengmin Wu, Shunli Wang, Zhilai Fang, Weihua Tang, and Daoyou Guo. Laser Photonics Rev. 2025, 19: e00255.

https://doi.org/10.1002/lpor.202500255