近日，我院王浩教授、万厚钊教授团队在国际权威期刊《Applied Physics Reviews》上发表题为“Advances in β-Ga2O3-based PN Junctions for Solar-Blind Ultraviolet Photodetector”的综述论文。该论文从宏观的系统工程视角，全面构建了第四代半导体氧化镓（β-Ga2O3）基PN结日盲紫外探测器的材料选择图谱与能带设计准则，不同于以往局限于单一材料或单一界面的实验性探索，本工作为攻克氧化镓探测器“p型掺杂难、响应速度慢”的行业痛点提供了系统的理论基础和产业化的破局之道。我院王浩教授和万厚钊教授为共同通讯作者，硕士研究生沈子锐为第一作者，ok138cn太阳集团为第一单位。

图1. 半导体发展趋势、社会演进与经济增速图

β-Ga2O3作为第四代超宽禁带半导体，具有本征的日盲紫外探测优势，在半导体领域具有极大的发展潜力（图1），但其本征p型掺杂极度困难、空穴迁移率低的核心短板，严重制约了其在高性能商用探测器中的应用。此前学术界多依赖单一的缺陷工程或特定金属接触改性来优化性能，但难以形成普适性规律。

对此，该团队创新性地将研究重心锁定在“PN结能带工程”上，从底层物理机制出发，系统梳理了PN结异质界面在I型（跨立型）、II型（错开型）和III型（断隙型）不同能带对齐模式下的载流子输运行为，明确了利用PN结内建电场实现器件“自供电”和“极低暗电流”的核心物理条件。

在材料选择上，该综述首次将β-Ga2O3的p型配对材料开创性地划分为二维材料、元素掺杂半导体、共价化合物以及金属氧化物“四大阵营”，并基于大量文献数据进行宏大的统计学对比分析。数据揭示了金属氧化物和共价化合物在工业化量产、工艺兼容性和成本控制方面具有压倒性优势，为未来科研人员在选择p型材料时提供了清晰、权威的路线图。

基于上述理论基础，该综述进一步展望了β-Ga2O3在火焰探测、紫外加密通信、高压电晕监测及医疗成像等领域的广阔应用空间。更为关键的是，团队在文中不仅止步于实验室器件的性能提升，更深入剖析了β-Ga2O3向现代CMOS工艺集成、12英寸大尺寸晶圆制造以及人工智能/物联网应用推进时面临的卡脖子难题，并针对性地提出了异质集成新方案与氧空位调控新策略，为第四代半导体真正实现从实验室走向商业化量产指明了方向。

论文链接：https://doi.org/10.1063/5.0320679