近年、自己給電型紫外光電検出器は外部バイアス不要で動作できるため、軍事および民生分野で研究の注目を集めています。チタン酸バリウム（BTO）は広いバンドギャップを持つ強誘電体材料であり、優れた強誘電性、圧電性および熱電特性を有し、光生成キャリアを分離するための固有の自発分極場を発生させて自己給電型紫外光電検出を実現できます。現時点で、BTOに基づく自己給電光電検出器は大きな進展を遂げていますが、高品質単結晶材料の使用を除き、報告されているデバイスは低い感度（10^-8~10^-7 A·W^-1）を示すことが多いです。本研究では、低コストの無線周波数スパッタリング技術を用いて、高性能なNiO/BTO/ITO p-i-nヘテロ構造自己給電型紫外光電検出器を作製しました。BTOの強誘電消極場とp-i-n接合の内蔵電場を結合することで、光生成キャリアの分離と移動を効果的に向上させることができます。したがって、正極化状態で255 nm波長の紫外光照射下において、このデバイスの感度は3.4×10^-5 A·W^-1に達し、これまで報告された非晶質およびセラミックBTOベースの紫外光電検出器よりもはるかに高い値です。さらに、本デバイスは0.3秒/0.4秒の高速応答時間を持ちます。本研究はBTO光電検出器の性能向上に新しい戦略を提供します。

チタン酸バリウム;強誘電分極;自己給電;紫外光電検出器;p-i-n接合;消極場