近日，我院GaN-X Lab课题组在氮化镓基紫光探测领域取得重要研究进展，通过构建II型AlGaN/CuO_x异质结，利用多激子效应促进自供电光电化学紫外探测器外量子效率超过100%，有效解决了自供电光电探测器量子效率受限的难题。相关成果以“Multiple exciton generation boosting over 100% quantum efficiency photoelectrochemical photodetection”为题在Nature Communications上发表(Nature Communications 16, 5275 (2025))。

AlGaN/CuO_x光电化学型紫外探测器工作原理

自供电光电化学探测器具备无需外部电源供能即可独立运行的特点。但由于缺乏外部偏压辅助，该类探测器通常因缺少载流子倍增效应导致器件量子效率不足（通常不超过100%）。该研究工作通过优化CuO_x层厚度，实现AlGaN/CuO_x异质结能带结构精准调控，增强异质结界面内建电场强度，为多激子的提取提供了强大驱动力，成功的将多激子效应引入全耗尽的CuO_x层中，突破了自供电光电探测器中增益-外部电压之间矛盾关系，实现了无偏压下的光电增益效应。该AlGaN/CuO_x自供电光电探测器在5 μW cm^-2光强下表现出270.6 mA W^-1的高响应度和131.5%的外量子效率（EQE），是迄今报道的自供电紫外电光电探测器中最高记录。

多激子效应和电荷传输动力学的协同机制

由于优异的光响应性能，该器件未来可应用于高质量紫外成像技术。此外，该研究工作为开发下一代高性能自供能光电器件提供了新方法。

我院教师薛俊俊为该论文第一作者，我院硕士研究生汪旭在该研究工作中做出突出贡献，通讯作者分别为我院教师汪金副教授，江南大学杨国锋教授，南京大学邵鹏飞博士和陈敦军教授，厦门大学张荣院士为该研究工作的顺利展开提供了方向性和应用指导。我院为论文第一通讯单位。该研究工作得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金的资助。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-60420-1