微电子学院举办2026年第9期研究生学术论坛

为紧跟前沿学术动态、破解科研一线瓶颈并强化研究生创新素养，由超宽禁带半导体与光电器件团队承办的武汉纺织大学第1223期研究生学术论坛微电子学院2026年第9期研究生论坛，于7月4日下午2点在4号楼102会议室圆满举行。团队师生全员出席，共同卷入了一场聚焦超宽禁带半导体及光电器件最新研究的深度学术对话。张硕、王一鸣、乔双、许明耀四位研究生围绕各自研究课题的最新进展作了详细汇报。参会老师对汇报内容进行了逐一点评，不仅一针见血地指出了其中的关键科学问题与技术痛点，更给出了具体可行的解决预案，有力地指引了下一阶段科研工作的推进。

张硕围绕NiO/Ga₂O₃阵列型紫外光电探测器的制备工艺、光电响应、整流特性及优化方案进行了系统汇报。该课题涵盖磁控溅射、PLD生长、光刻、刻蚀等完整工艺路线，成功实现了阵列器件的像素化制备。测试表明，阵列中25个像素点位均实现有效工作，展现出良好的阵列响应完整性与空间均匀性；器件平均光电流达0.862 nA，暗电流低至pA量级（平均71.14 pA），具备优异的低噪声基础与信噪比提升空间。同时，器件响应速度达到亚秒级，且多点位表现出显著的整流特性。通过450 ℃真空退火处理，测试点位的整流比得到整体提升，有效证实了后处理工艺对修复界面缺陷与优化接触的积极作用。该阶段工作成功验证了阵列结构的有效性。下一步，将围绕650 ℃真空退火、ALD Al₂O₃表面钝化及降低刻蚀侧壁损伤等方向展开深入研究，进一步提升器件一致性，推动其向高稳定性的紫外成像阵列方向发展。

王一鸣的本次报告以β-Ga₂O₃、r-SnO₂和r-GeO₂三种宽禁带氧化物半导体为研究对象，采用HSE06杂化泛函系统比较了其晶体结构、能带结构、投影态密度和电子局域函数。计算结果表明，三种材料的晶格常数和带隙均与实验值符合较好，说明计算方法具有较高可靠性。通过能带结构和PDOS分析发现，β-Ga₂O₃的空穴有效质量和电离能最大，r-SnO₂次之，r-GeO₂最小。这表明β-Ga₂O₃空穴离域能力较差，较重的空穴更易受到受主中心束缚，从而导致电离能增大、受主能级加深，并降低室温下受主电离产生自由空穴的概率。因此，相比r-SnO₂和r-GeO₂，β-Ga₂O₃更难形成浅受主态和实现有效p型导电。进一步结合ELF分析可知，三种材料均表现出明显的离子性特征，其中，β-Ga₂O₃的电子局域化程度最强，共价性贡献相对最弱，相比之下，r-GeO₂具有较小的空穴有效质量、较低的受主电离能和相对较弱的电子局域化特征，因此更有利于形成浅受主态，表现出实现双极性掺杂的潜在可能性。本研究从空穴有效质量、受主电离能和电子局域化三个方面揭示了p型β-Ga₂O₃掺杂困难的物理本质，同时也为通过能带调控、增强共价性和合金化等方式改善宽禁带氧化物半导体的p型导电性能提供了理论依据。

乔双同学本次线上汇报了KNN铁电薄膜基自驱动紫外光电探测器研究的最新进展，设计了并制备了两种基于FTO衬底的铁电薄膜自驱动紫外光电探测器，其结构分别为AU/KNN/FTO，AU/NiO/KNN/FTO。在入射光激发下，该器件实现了电子-空穴分离，通过铁电极化，引入退极化电场，进一步分离电子-空穴对，提升器件性能。测试两种器件的光电性能，发现引入NiO层后，器件性能有大幅提升，响应度由7.36 mA/W提升至59.54 mA/W，探测率由3.87×10¹⁰ Jones提升至9.98×10¹¹ Jones。随后对两种器件进行铁电极化测试，响应度由59.54 mA/W提升至63.70 mA/W，探测率由9.98×10¹¹ Jones提升至1.19×10¹² Jones。该工作采用低成本溶胶-凝胶法实现薄膜制备，为自驱动光电探测器、铁电存储、微型传感芯片等微电子器件的绿色化、集成化量产应用提供了可行方案与实验支撑。汇报后老师提出“薄膜铁电性差，极化后性能提升不明显”的问题，乔双同学回复：复合薄膜铁电性弱、极化提升有限，主要是界面离子互扩散形成束缚电场，加上NiO的晶格应力限制了铁电畴翻转，同时KNN碱金属挥发带来的漏电流也会削弱极化效果。后续可增设隔离层、掺杂改性和快速退火，来改善界面缺陷与残余应力，从而提升薄膜铁电性能。

许明耀同学就二氧化锡(SnO₂)单晶薄膜材料研究工艺成果进行了汇报。研究系统完善了“磁控溅射种子层+SOVPE气相外延”一体化制备工艺：第一阶段通过磁控溅射在蓝宝石衬底上成功构建SnO₂缓冲层，证实沉积时间能有效调控薄膜结晶性能；第二阶段采用SOVPE法开展单晶外延生长，发现外延膜厚随气压升高而增加，并在7×10⁴ Pa气压下实现了半高宽(FWHM)低至0.284的高质量单晶生长。针对高温下锡源蚀穿刚玉坩埚、污染腔体的工艺痛点，课题组明确了后续改用氧化锆ZrO₂坩埚的优化路线。作为宽禁带氧化物半导体，SnO₂在紫外光电及气敏传感等领域前景广阔，该研究为高质量SnO₂单晶薄膜的稳定制备与器件应用奠定了扎实基础。

此次研究生论坛的举办，不仅成为同学们理清科研思路、直面技术瓶颈、积累答辩经验的重要舞台，更借助深度的学术对话，明确了后续课题攻关的核心重心与突破路径。参会学生均表示大受裨益，不仅拓宽了学术眼界，也捕捉到了诸多前沿创新灵感。面向未来，大家将通过研究生论坛，持续借助团队的学术交流机制，保持沉潜科研的定力，在笃行不怠中实现自身科研实力与综合素养的持续跃升。（通讯员：赵吉兴）