□ 熊云海 曾海波

    前沿探索

    “逝者如斯夫，不舍昼夜” 。将近70多年过去了，半导体材料从20世纪50年代“萌芽”到21世纪初期蓬勃发展，先后经历了第一代、第二代、第三代的发展变革。在科学快速发展的今天，第三代半导体材料无时无刻不影响着发光、通讯、光探测等应用领域。其中，以氮化物、碳化物、金刚石为代表的宽禁带半导体材料，是第三代半导体材料的奠基之石，而延伸发展出越来越多的宽禁带金属氧化物材料，无疑又将成为最前沿“光”探测领域的“宠儿”。

    作为构筑“光”探测器的新材料“宽禁带金属氧化物”，通过一道“光”来辅助就能完成一次最华丽的蜕变。而这道“光”，就是被誉为“最快的刀、最准的尺和最亮的光”的“激光”。激光也被视为20世纪继原子能（核能）、电脑、半导体之后，又一项重大的发明。今天，激光作为新时代加工的“利器”，已广泛应用到激光切割、激光光刻、激光封装、激光雷达、激光热处理等领域，而这道神奇的“光”还在不断地书写自己的“传奇”。

    近年来，涌现了很多制备宽禁带金属氧化物半导体纳米材料的物理化学方法。其中，一种“绿色”、低成本以及方便操作的材料制备方法——液相激光烧蚀法，已经开始成为材料制备领域的“热点”。

    首先，我们用激光（激光其实就是原子或分子系统受激辐射的光放大，是利用物质受激辐射原理和光放大过程产生出来的一种具有高亮度、高方向性、好的单色性和相干性的光）穿过相应的液体层聚焦到靶材上，靶材表面产生等离子体并向外不断膨胀，引起等离子体冲击波。之后等离子体淬灭，并向周围液体释放能量，出现空泡。空泡进一步膨胀，与此同时纳米颗粒成核生长，最终空泡溃灭并释放出内部纳米颗粒。

    液相激光烧蚀法以其独特的物理化学机制影响所制备纳米材料的成分、尺寸、形貌、带隙宽度、化学价态、结晶性、杂质缺陷、光电特性等。至目前为止，这种液相激光烧蚀法制备技术，已在新型纳米材料制备和功能纳米结构组装方面发挥了重大作用，受到越来越多的关注，在单质、二元或多元金属氧化物纳米晶制备方面展现出独特的优势。

    比较第一代、第二代半导体材料，第三代半导体新兴材料，宽禁带金属氧化物具有更宽的带隙，可以吸收高能量的光子，非常适合制造紫外/深紫外探测器。更值得一提的是，液相激光制备技术可以克服传统制备技术的一些缺点，使制备的宽禁带金属氧化物半导体材料性能更优越，所制备的紫外光探测器具有灵敏度高、功耗小、成本低等特点，可满足航空航天和军事领域对信息材料与器件的高灵敏、抗辐射、高稳定、轻型化等苛刻要求，毋庸置疑将为高性能“光”探测器的研究和应用注入新的活力。

    南京理工大学曾海波杰青团队近几年一直致力于液相激光烧蚀制备技术的研究，利用该技术发展了宽禁带半导体纳米材料的普适制备方法，并探索了他们的紫外光电性质。第一步：前驱体的制备，可以使用单束激光分别制备与混合或者双束激光同时制备技术；第二步：溶剂热反应，利用高压釜对液相激光烧蚀法制备的前驱体产物进行快速的溶剂热反应；第三步：通过离心成膜方法在叉指电极（叉指电极是如指状或梳状的面内有周期性图案的电极）表面沉积一层上述工艺所获得的纳米晶，构筑紫外光探测器。

    “光”为“光”而生。神奇的激光制备技术悄然地为深紫外光探测打开一扇窗。与时俱进，方能找到立足点，并在开拓创新中展现自己独特的魅力与价值。随着紫外/深紫外光探测技术的发展，具有高开关比和超快光响应度的紫外/深紫外光探测器，必将在更多军事和民用领域带来更多显著的社会效益，而这一种“绿色”、低成本以及操作方便的新材料制备方法，可以简化生产工艺，很大程度上减少废液排放，从而为紫外/深紫外光探测领域的最终应用奠定坚实基础，也为将来探测领域更深层次的研究开了一扇窗。

    （作者单位：南京理工大学新型显示材料与器件工信部重点实验室）