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重庆师范大学宽带隙半导体材料与器件课题组在高灵敏日盲深紫外探测器用于高压放电检测研究中取得进展
发布时间:2022-08-19

近日,重庆师范大学物理与电子工程学院李万俊教授课题组在高灵敏日盲深紫外探测器用于高压放电检测研究中取得新进展。课题组和郑州大学杨珣副教授合作,基于射频磁控溅射技术在非晶Ga2O3(a-Ga2O3)薄膜上沉积AZO(Al掺杂ZnO)透明导电电极取代Ti/Au电极,构建了全透明a-Ga2O3薄膜基日盲深紫外探测器。该器件具有高分辨率检测能力,可检测辐射强度的细微变化。在国际上首次将Ga2O3日盲紫外探测器用于高压电晕检测系统的传感器,全透明a-Ga2O3光电探测器可以清晰地探测到极微弱的电晕放电日盲信号。该工作为全透明日盲紫外探测器的研制及应用提供了一种可行的参考。相关成果以“Ultrasensitive fully transparent amorphous Ga2O3 solar-blind deep-ultraviolet photodetector for corona discharge detection”为题发表在国际权威物理学期刊《Journal of Physics D: Applied Physics》杂志上。课题组硕士研究生刘浩文为论文第一作者,重庆师范大学李万俊教授、张红老师、郑州大学杨珣副教授为共同通讯作者

电晕放电是由带电导体周围的空气等流体电离引起的一种放电形式。作为高压电力设施中局部放电的主要类型之一,电晕放电通常伴随着高压绝缘材料的劣化。这会逐渐导致高压输电系统的损坏和最终故障,从而严重降低电网运行的可靠性。因此,及时维护高压设备或快速定位电力设施突发故障,可以有效防止整个电力系统停机,大大降低运营成本。然而,电力网络中的电晕放电检测是一项具有挑战性的任务。众所周知,电晕放电会产生大量的电磁辐射,主要在光谱的紫外线(UV)区域。这些紫外线信号主要包括UVA(320-400 nm)、UVB(280-320 nm)和UVC(200-280 nm)。在这些类型的紫外线辐射中,由于臭氧层的吸收,被称为日盲信号的UVC光在地球表面几乎不存在。日盲深紫外光电探测器(PDs)由于环境噪声得到很好的抑制。在高压电晕放电的电弧光谱中出现微弱的日盲信号。因此,用于电晕放电检测的日盲深紫外探测器在高压电晕放电检测中具有很大的应用前景。

为此,课题组基于射频磁控溅射技术在非晶Ga2O3薄膜上沉积AZO(Al掺杂ZnO)透明导电电极取代Ti/Au电极构建了全透明a-Ga2O3薄膜基日盲深紫外探测器。结果显示该器件具有高分辨率检测能力,可检测辐射强度的细微变化。为了测试探测器的弱信号检测能力,构建了一个概念验证的高压电晕检测系统。证实了该超灵敏、全透明的非晶Ga2O3日盲深紫外光电探测器可以有效地用于电晕放电检测。结果显示全透明a-Ga2OPD可以轻松检测30 cm以上的极微弱日盲信号,证明了非晶Ga2O3基日盲深紫外光电探测器在高压电晕放电检测中的应用潜力巨大。


文章连接:https://doi.org/10.1088/1361-6463/ac6d26.