金属氧化物异质结光电探测器研究进展

马兴招，唐利斌，左文彬，张玉平，姬荣斌

〈综述与评论〉

金属氧化物异质结光电探测器研究进展

马兴招1,2,3，唐利斌1,2,3，左文彬1,3，张玉平1,3，姬荣斌1

（1. 昆明物理研究所，云南 昆明 650223；2. 云南大学 材料与能源学院，云南 昆明 650500；3. 云南省先进光电材料与器件重点实验室，云南 昆明 650223）

金属氧化物（metal oxide，MO）因其具有易于制备、高稳定性、对载流子的选择性传输等优点，被广泛应用于光电探测领域。MO材料具有较强的光吸收，但表面效应和缺陷态等问题导致了MO光电探测器响应速度低和暗电流较大的问题。异质结中的内建电场可以有效促进光生电子-空穴对的分离，从而提升器件响应速度和降低器件暗电流。因此，构建金属氧化物异质结光电探测器（heterojunction photodetectors，HPDs），对于MO在光电子领域的进一步应用具有重要的意义。本文先介绍了MO的界面性质，然后围绕PN、PIN和同型异质结3种结构，对金属氧化物HPDs的工作机制进行了阐述。接着对响应波段在紫外-可见-近红外光区的、具有不同结构的MO/MO和MO/Si HPDs的性能参数进行了分析和比较，并讨论了金属氧化物HPDs的性能优化方法，最后对金属氧化物HPDs的发展进行了展望。

光电探测器；金属氧化物；硅；异质结

0 引言

光电探测器具有将光信号转换为电信号的能力，如图1所示，它被广泛应用于视频成像、光通信、生物医学成像、安全和夜视等领域。MO在光电探测领域具有独特的优势，如化学和热稳定性高、易于制备、成本低，能与有机介质和光活性材料兼容，即使在非晶态也具有较高的载流子迁移率[1]。表1对ZnO，TiO2，Ga2O3，SnO2，MoO3，V2O5和NiO等几种MOs的关键参数进行了对比[2-8]。较大的激子结合能和禁带宽度（g），使MO材料常被用作紫外和可见光探测器的光敏材料。由于明显的表面效应，MO材料具有较大的光响应。然而，表面效应也会导致MO表面发生缓慢的氧吸附和解吸附过程，使得基于MO光电探测器具有较低的响应速度[9]。MO中的缺陷态也不利于光电探测器中载流子的传输，导致较大的暗电流产生，使得器件的探测率较低[10]。

图1 光电探测器的应用

表1 不同MOs的性质

异质结构可以提高光电探测器的光吸收效率、灵敏度和响应度，甚至扩大光谱响应范围[11]。异质结中产生的内建电场可以促进光生载流子的分离和抑制它们的复合，从而提升器件的响应速度及降低其暗电流。因为MO的宽带隙特点，两种MO构成的HPDs（下文简写为MO/MO HPDs）会对紫外光进行响应。宽带隙的MO和窄带隙的Si构成的HPDs（下文简写为MO/Si HPDs）则对紫外、可见和近红外光均可响应。此外，MO亦可以与金属硫化物、有机材料和二维材料等构成HPDs，但本文仅针对目前研究较多的MO/MO和MO/Si两种类型的金属氧化物HPDs进行介绍。

1 金属氧化物HPDs的工作原理

如图2(a)所示，MO材料中，电子的强关联作用使得载流子的运动与分布状态复杂化，能带的变化也更加不可预知。这些因素将有可能使得电子态之间互相交叠，并扩散到更大的范围，甚至会出现相变[12]。

1.1 MO的界面特性

由于空间受限、对称性破缺以及化学势、电极化等序参量突变，MO异质界面处电荷、自旋、晶格等多自由度间的耦合被调制，将可能导致完全迥异于块体材料的新奇二维界面量子态[13]。图2(b)和(c)阐释了传统半导体界面与MO界面性质的异同。传统半导体中电子的关联作用很小，通常简化成单电子模型对其进行理解，其界面具有能带弯曲和空间电荷区的特征，界面处的载流子浓度和体材料有所不同，如图2(b)所示。由于电子之间不可忽略的关联作用，往往在体材料中就有新的电子相存在，在界面空间电荷区载流子浓度得到调制，从而有可能经过电子重构而形成与体材料相关的一个新的电子相，如图2(c)所示。在MO界面中，除了载流子浓度外，跳跃能、交换能和库仑排斥势等描述电子关联的参量都有可能变为体材料中所无法达到的值，从而在界面处形成不存在于体材料中的新奇电子相（图2(d)），这种现象被称为“呈展效应”[13-14]。

图2 MO的界面特性：(a) 在MO界面上可以设计的关联电子的对称性和自由度[12]；(b) 传统半导体的相图（左）和界面电子行为（右）；(c)和(d)MO的相图（左）和界面电子行为（右），分别对应于产生电子形变(c)和不产生电子形变的情形(d)[13]

1.2 金属氧化物HPDs的载流子传输机制

块体MO通常是绝缘材料，而纳米薄膜、线、棒等MO，却具有奇特的载流子选择性传输特性。如ZnO[15]，TiO2[16]，Ga2O3[17]和SnO2[18]等具有电子选择性传输特性，而NiO[19]，V2O[20]，MoO[21]和WO[22]等具有空穴选择性传输特性。利用MO的载流子选择传输特性，构建MO异质结，可将MO材料和异质结构的优势充分结合。将各种MO与Si材料结合，亦可结合它们的的优点，制备高性能的宽带HPDs。

1.2.1 PN结HPD传输机制

两种导电类型不同的半导体接触时，由于载流子的互扩散与热平衡等，最终在界面处形成空间电荷区，并伴随着出现能带弯曲等现象。图3(a)和(b)为pn结光电探测器的工作原理[23-24]。无光照时，载流子从高浓度区域扩散到异质结界面的低浓度区域，导致界面附近形成耗尽层和内建电场。光照时n型和p型材料的价电子获得足够的能量进入各自的导带，从而产生电子-空穴对。这些光生电子-空穴对在内建电场的作用下分离，并由各自的电极收集，形成光电流。pn结的构建抑制了光生载流子的复合，从而达到降低暗电流、提高光响应和加快响应速度的目的。

1.2.2 PIN结HPD传输机制

在p型和n型的半导体材料之间插入中间绝缘层，可以构建PIN结构。PIN结与PN结的不同之处如图3(c)和(d)所示，绝缘层会在界面处引入势垒，当势垒较小时，电子或者空穴可以通过隧穿的方式通过势垒，而势垒较大时，电子或者空穴则被阻挡[25-26]。这表明绝缘层可以作为电子或空穴阻挡层，进一步抑制光生电子和空穴的复合。因此，构建PIN结构时，能带的匹配至关重要。

1.2.3 同型异质结HPD传输机制

具有相同导电类型的两种半导体也可以构建异质结，称之为同型异质结。界面两侧相同的载流子类型使得禁带宽度较窄的一侧通常是电子的积累层。载流子浓度的差异会使得高浓度一侧的电子或空穴向低浓度一侧的界面处扩散，最终在界面处构成n+-n或p+-p结，形成一个耗尽区，即同型异质结中也出现了一个类似于pn结中的内建电场。如图3(e)和(f)所示，在光照下，由于内建电场的存在，相同导电类型的材料中的电子-空穴对亦可以被有效分离[27-28]。

2 金属氧化物HPDs的结构和光电性能

金属氧化物HPDs的发展历程如图4所示。1997年，ZnO材料紫外激光发射光谱被发现，这掀起了国内外对ZnO薄膜光电性质的研究热潮[29]。2000年，世界上第一个金属氧化物PN结光电二极管（p-SrCu2O2/n-ZnO）被制备，该器件在±2V处的整流比达到80[30]，为后续金属氧化物HPDs的发展提供了可靠的思路[1]。2010年，Park在硅衬底上实现了LaAlO3/SrTiO3的高质量外延，为MO/Si HPDs的发展奠定了基础[31-33]。构成金属氧化物HPDs的材料最初以薄膜材料为主。为了适应光电子产业的迅速发展，金属氧化物HPDs的结构不断更新，出现了包括纳米棒[34]、线阵列[35]和核壳结构[36]等在内的一维结构。量子点[37-38]、纳米晶[39]等零维结构和柔性HPDs[40]也有所发展，这为可穿戴器件的发展提供了新的发展方向。为了实现费米能级的可调控，多元MO异质结[41-42]也被构建，这是优化金属氧化物HPDs的关键一步。

影响金属氧化物HPDs性能的因素主要包括材料的结晶度、晶粒尺寸、表面缺陷和界面接触等。器件结构也决定着HPD的性能，表2对响应波长在紫外-可见-近红外波段的MO/MO和MO/Si HPDs的性能参数进行了对比[43-69]。

图3 金属氧化物HPDs的载流子传输机制：(a) MO/MO和(b)MO/Si PN结HPDs的能带示意图[23-24]；(c) MO/MO和(d) MO/Si PIN结HPDs能带示意图[25-26]；(e) MO/MO和(f) MO/Si同型异质结HPDs能带示意图[27-28]

图4 金属氧化物HPDs的发展历程

表2 MO/MO和MO/Si HPDs的性能参数对比

2.1 MO/MO HPDs

2.1.1 薄膜型HPDs

2003年，Sen等首次制备了ZnO薄膜型光电导光电探测器，室温下，当施加电压为5V时，器件对于350 nm紫外光的响应率仅为0.03A/W，受表面态和多晶结构的影响，该器件的恢复时间也并不理想[70]。时至今日，由于金属氧化物薄膜易于制备的优点，薄膜HPDs仍受到关注。图5(a)展示了一种采用磁控溅射方法制备的NiO/Ga2O3HPD。如图5(b)所示，该器件对254 nm的光具有较高灵敏度，对365nm的光响应并不敏感。这表明，光的吸收主要集中在Ga2O3层[71]。研究者制备了如图5(c)所示的一种TiO2/WO3同型HPD，并研究了器件在紫外光照射下的特性。如图5(d)所示，与单层TiO2或WO3薄膜相比，TiO2/WO3HPDs具有更大的光电流。这得益于TiO2/WO3中存在的内建电场，抑制了电子-空穴复合[28]。

柔性可穿戴器件是未来传感器的重要发展方向。Wang等首次采用非晶态SrCoO薄膜作为p型层，与n型ZnO薄膜结合，制备了如图5(e)所示的柔性ZnO/SrCoOHPD。在图5(f)中，当器件处于60°弯曲状态（红、蓝曲线），在周期性光照下表现出较快的响应速度（响应时间为0.6 ms）和可重复的特性[40]。

薄膜型HPDs能够产生较大光电流，但由于光生载流子在被电极收集前，需要进行较长距离的传输，载流子复合概率增大，导致了器件具有较大的暗电流和较长的响应时间。

2.1.2 核壳型HPDs

与薄膜异质结构相比，对于具有相同穿透深度的光子，核壳结构可以有效缩短电荷传输路径、改善电荷传输、减少电荷复合、增加光散射和吸收。Zhao等制备了单晶ZnO/Ga2O3核壳纳米线日盲雪崩光电二极管（avalanche photodiode，APD）。在254 nm紫外光的照射下，该器件最高响应率和探测率分别达到1.3×103A/W和9.91×1014Jones。响应和恢复时间分别为20ms和42ms，相较于商用Si APD仍有较大差距[36]。Fu等采用化学液相沉积法制备了如图6(a)所示的ZnO/SnO2核壳纳米棒阵列紫外HPD。从材料的横截面SEM图像（图6(b)）中可以看到清晰的核壳结构。图6(c)是该器件在1V偏压下的曲线，ZnO纳米线和ZnO/SnO2核壳HPD均表现出可重复的光响应特性。较ZnO光电探测器而言，ZnO/SnO2HPD的光暗电流比提高了270倍[61]。

图5 薄膜型MO/MO HPDs的结构和性能：(a) n-Ga2O3/p-NiO HPD的结构[71]；(b) n-Ga2O3/p-NiO HPD的瞬态响应行为[71]；(c) WO3/TiO2 HPD的结构[28]；(d) TiO2，WO3和WO3/TiO2 PD I-V特性[28]；(e) 柔性ZnO/SrCoOx HPD的结构[40]；(f) ZnO/SrCoOx HPD在不同弯曲状态下的I-T曲线[40]

图6 其他结构的MO/MO HPDs的性能：(a) ZnO/SnO2核壳纳米棒阵列HPD的结构[61]；(b) ZnO/SnO2核壳纳米棒阵列的横截面SEM图像[61]；(c) ZnO/SnO2 HPD在1V偏压下的I-T曲线[61]；(d) NiO纳米片/ZnO纳米棒阵列HPD的结构[73]；(e) 零偏下的响应率在300～800 nm波长范围内的变化[73]；(f) 横杆NiO/SnO2纳米纤维阵列HPD的结构[35]；(g) NiO/SnO2 HPD的工作原理[35]；(h) NiO/SnO2HPD在－5 V偏压下的响应率和探测率曲线[35]；(i) α‑Ga2O3纳米棒阵列/Cu2O纳米球HPD的结构及其测试系统[39]

2.1.3 一维纳米阵列型HPDs

一维纳米结构具有如下优点：一维结构具有更大的表面积，能够实现对入射光的有效吸收；一维结构限定了光生载流子的传输路径，减少了光生载流子在传输过程中的损耗，具有更强的载流子收集能力[72]。Wei等采用化学共沉积法制备了由NiO纳米片和ZnO纳米棒阵列构成的HPD。零偏压下，该器件对378 nm的紫外光的响应率和探测率分别达到85.12mA/W和1.74×1012Jones，且具有较快的响应速度（2 ms）[34]。图6(d)展示了一种采用水热法制备的NiO纳米片/TiO2纳米棒器件结构。在图6(e)中，生长5 h的NiO纳米片的器件响应性能最佳，这说明合适的NiO的厚度对于器件性能至关重要[73]。图6(f)展示了一种NiO/SnO2器件结构，其中NiO和SnO2纳米纤维呈90°重叠排列，形成了多孔横杆结构。在紫外光的照射下，NiO和SnO2均可以吸收光子，产生电子和空穴，然后通过异质结产生的内建电场使光生电子-空穴对快速有效地分离（图6(g)，以获得较高的响应率和探测率（图6(h)）[35]。

2.1.4 其他

零维材料HPDs的研究相对较少。He等在溶液体系中构建了a‑Ga2O3纳米棒阵列/Cu2O纳米晶HPD（图6(i)）。该器件在254nm和365nm的紫外光照射下，响应率分别为0.42 mA/W和0.57 mA/W，响应、恢复时间分别为10.3/10.1 s和103/159 ms，与非溶液体系的金属氧化物HPDs相比仍有较大差距[39]。

2.2 MO/Si HPDs

相较于其他半导体，Si具有可集成和与CMOS工艺兼容的独特优势。然而，在紫外波段，由于高反射系数和较浅的紫外线穿透深度，Si基光电探测器面临着光响应率低的问题。MO材料能够对紫外光进行有效吸收，在纳米级水平上，它也可以显著改善异质结的性质，并提供有益的电子特性。构建MO/Si异质结，可以将Si和MO材料的优点结合，从而制备出高性能和低成本的光电探测器[74]。

作为一种p型半导体，NiO在光电探测领域得到广泛的应用[75]。其通常作为空穴传输层与n型Si构成pn结光电探测器。Choi等报道了一种NiO/n-Si光电探测器，霍尔测试的结果显示NiO薄膜的空穴浓度达到1019cm－3。零偏压时，该器件在290nm和633nm处的光响应率均超过了100 mA/W[19]。图7(a)展示了一种采用脉冲激光沉积法制备的NiO/n-Si HPD，该器件展现出了良好的整流特性和宽光谱响应特性（图7(b)）[76]。

n型的MO材料属ZnO的研究最为热门。早期的ZnO/Si器件大多以薄膜型和核壳型为主，自Vayssieres于2003年提出利用低温水热方法可以制备高度有序的ZnO纳米棒阵列以来，ZnO纳米棒在光电探测领域表现出了巨大的应用潜力[77]。Flemban等报道了结构如图7(c)所示的具有超高响应率（101.2 A/W）的n-ZnO纳米管/p‑Si HPD。随着偏压的增大，器件对365nm紫外光的响应率和探测率均有明显提升（图7(d)）。这表明高质量的ZnO纳米管具有较高光诱导载流子密度、高比表面积和极低的缺陷捕获态密度，能够提高紫外HPD的性能[55]。

作为一种石墨烯的衍生物，还原氧化石墨烯（reduced graphene oxide，rGO）同样具有优异的光电性质。图7(e)展示了具有垂直结构的rGO/Si UV-NIR HPD。器件对于365～1200 nm的光均表现出较高的灵敏度和良好的重复性（图7(f)）[51]。

3 金属氧化物HPDs的性能优化

金属氧化物HPDs在材料合成、器件制备、化学稳定性等方面具有诸多优势，但性能相较于商用的光电探测器而言，仍需要进行优化。本章将对近年来金属氧化物HPDs的性能优化工作进行总结。

3.1 界面钝化

引入中间介质层不仅可以有效地钝化界面的缺陷，同时也可以对电子或空穴进行选择性阻挡，以促进它们分离，最终达到增强器件性能的目的。最初的介质层大多以SiO2[78-79]为主。此后，Al2O3[26,63]，MgO[25,80]，TiO2[67]，ZnO[69]和LaAlO3[80]等材料也被应用于金属氧化物HPDs中。

图7 MO/Si HPDs的结构和性能：(a) p-NiO/n-Si HPD的结构[76]；(b) p-NiO/n-Si HPD I-V特性，插图显示了I-V曲线的局部放大图[76]；(c) n-ZnO纳米管/p‑Si HPD的结构[55]；(d) n-ZnO/p‑Si HPD的响应率和探测率曲线[55]；(e) r-GO/n-Si HPD的结构[51]；(f) r-GO/n-Si HPD的瞬态响应[51]

Qian等对比了e-Ga2O3/p-Si和e-Ga2O3/Al2O3/p-Si HPDs在暗条件和254 nm紫外光照射下的特性。如图8(a)所示，加入Al2O3介质层后，器件的暗电流降低了约两个量级，这主要归因于Al2O3层作为电子阻挡层促进了电子-空穴对的分离。此外，Al2O3层能够钝化异质结界面处的缺陷，减少了载流子的复合。Al2O3层的加入，导致了器件的开启电压增大。这是由于Al2O3的加入增大了p-Si和n-Ga2O3之间的势垒，电子在小偏压下难以进行隧穿[26]。图8(b)对NiO/ZnO和NiO/TiO2/ZnO HPDs在暗条件下的特性进行了对比，后者的整流特性显著增强，且暗电流降低了大约5个量级，这表明TiO2的加入极大程度上减少了电子-空穴对的复合[67]。

此外，甲基钝化界面也引起了研究者的兴趣。Zhao等利用甲基钝化界面获得了超快响应速度和超高探测率的MoO3−x/n-Si HPD。如图8(c)所示，经过甲基钝化处理的HPD比氢钝化的HPD具有更好的光响应性能。这主要是由于甲基处理会使得Si在界面处的能带向上弯曲（H处理的能带情况则与之相反），促进了光生电子-空穴对的分离，从而增加光响应。此外，甲基钝化的硅表面更粗糙，有利于光的吸收[48]。基于此方法，该团队构建了V2O5/n-Si HPD。该器件的开关比和探测率分别高达1.4×104和1.34×1012Jones，响应速度为9.5 µs[57]。

3.2 等离子增强

利用纳米金属光栅、空孔阵列、立方体和纳米粒子的局域表面等离子体共振（localized surface plasmon resonance，LSPR）效应，亦可提高探测器光谱转换效率[81-82]。局域表面等离子体振荡与入射电磁场耦合，通过将入射光捕获在活性层中来提高吸收截面，等离子体增强效应促进了载流子分离过程，从而产生较高的光电转换效率[83]。Hsu等报道了一种由Pd NPs修饰的NiO/ZnO NWs HPD。从图8(d)可以看出，修饰后的器件的紫外光暗电流比提升明显，响应速度也大幅增大。图8(e)为Pd NPs/p-NiO/n-ZnO NWs在绿色、蓝色和紫外LED灯照射下，处于反向偏压下的能带示意图[84]。在光照下，Pd NPs表面产生LSPR效应。LSPR效应激发了Pd NPs的表面电子跃迁到F能级[85]。较大的反向偏压使内置的电场增加了几倍。NiO薄膜阻挡了蓝光和绿光产生的电子-空穴对。然而，紫外光产生的电子具有较高的能量和隧道通过超薄NiO薄膜，类似于量子隧穿效应[86]。Mahalawy等利用铝的六方点阵列等离子体，以增强n-TiO2/p-Si HPD的性能，器件结构如图8(f)所示。在TiO2的顶部和底部分别采用Al阵列进行修饰，以形成两种不同构型。在280nm紫外光的照射下，两种构型TiO2薄膜的吸收强度分别提高了344.5%和414.9%，器件的光响应率分别提高了2195.1%和1626.8%[87]。

图8 金属氧化物HPDs的性能优化：(a) ε-Ga2O3/p-Si和ε-Ga2O3/Al2O3/p-Si HPDs的log I-V曲线[26]；(b) NiO/ZnO和NiO/TiO2/ZnO HPDs在暗条件的log I-V曲线[67]；(c) MoO3－x/Si HPD在光照下的J−V曲线[48]；(d) p-NiO/n-ZnO和Pd NPs/p-NiO/n-ZnO NWs在可调制紫外光下的光电流和暗电流比[84]；(e) Pd NPs/p-NiO/n-ZnO NWs的能带图[84]；(f) 采用Al六方点等离子体阵列制备的Pd/TiO2/p-Si/Al HPD[87]；(g) NiOx/n-Si和p-Ag:NiOx/n-Si HPDs的响应光谱[88]；(h) 不同Eu掺杂浓度的TiO2薄膜的Tauc图[89]；(i) n-β-Ga2O3/p-MnO QD 和n-β-Ga2O3器件的响应光谱[37]

3.3 掺杂改性

对半导体材料进行掺杂是改善光电探测器性能的常用手段。Hwang等对p-NiO/n-Si HPDs和p-Ag:NiO/n-Si HPDs进行了比较研究。较前者而言，后者的整流比提升了60倍，且在300～1000 nm波长范围内的光响应率均得到明显提升（图8(g)。器件性能增强的机制可概括如下：①Ag原子诱导NiO结晶，提高了NiO的电导率；②Ag原子聚集在Ag:NiO纳米团簇的晶界处，并钝化了Ag:NiO的点缺陷；③Ag:NiO中的Ag原子扩散到n-Si中，使得n-Si表层反型成为p-Si。p-Si中的梯度电位和p-Si/n-Si界面的内置场加速了光生载流子的提取，从而产生了更高的光电响应[88]。

掺杂也能够达到调控带隙的目的。Ruzgar等制备了Eu:TiO2/p-Si异质结光电探测器，并研究了Eu掺杂浓度对于器件性能的影响。如图8(h)所示，随着Eu掺杂浓度的增加，TiO2薄膜的带隙从3.40eV增大到3.44 eV。通过测试特性发现，器件的响应率随着Eu的掺杂浓度先增加后降低，器件的最佳性能所对应的Eu掺杂浓度为6%[89]。这意味着可以通过控制Eu的浓度来调控器件的光电性能。

3.4 其他优化方法

近年来，一些新颖的性能提升方法也获得了关注。2023年，Alwadai等将p型溶液处理的MnO量子点和n-SnO掺杂的β-Ga2O3纳米片结合，首次构建了超宽带隙（即带隙均≥4.5 eV）的异质结日盲紫外光电探测器[37]。图8(i)分析了MnO量子点对器件响应率的影响，可见MnO量子点的引入使得器件在紫外波段的响应率得到了显著提升。该器件在260～300 nm波长范围内获得了最高的响应率，这表明n-β-Ga2O3/p-MnO量子点光电探测器具有优越的日盲紫外探测特性。

4 挑战与展望

金属氧化物HPDs的构建突破了材料自身带隙限制，为新型器件的开发应用提供了成熟工艺和可靠的思路。然而，金属氧化物在光电探测领域的应用中仍然面临着诸多挑战，如高效稳定p型掺杂材料的制备、同质pn结器件的构建、微纳器件集成的加工和成像器件的设计。引入中间介质层可以有效降低暗电流，但也伴随着光电流和整流比的下降。因此，未来高性能金属氧化物HPDs的实现应该从高性能金属氧化物材料的制备、实现可调控的禁带宽度、外部调节肖特基势垒高度以及优化新型金属氧化物基器件结构等方向去努力。

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Research Progress in the Metal Oxide Heterojunction Photodetectors

MA Xingzhao1,2,3，TANG Libin1,2,3，ZUO Wenbin1,3，ZHANG Yuping1,3，JI Rongbin1

(1.,650223,;2.,,650500,;3.,650223,)

Metal oxides (MOs) have been widely used in photodetection because of advantages such as easy preparation, high stability, and selective transport of carriers. The MO materials exhibit strong light absorption properties. However, there are issues with MO photodetectors such as their low response speed and large dark current owing to the surface effects and defect states. The built-in electric field in the heterojunction can effectively promote the separation of photogenerated electron-hole pairs, thus improving the device response speed and reducing the dark current. Thus, the construction of metal oxide heterojunction photodetectors (HPDs) is of great significance for the further application of MO in the field of optoelectronics. This paper introduces the interface properties of MO and elaborates on the working mechanism of metal oxide HPDs around the PN, PIN, and isotype heterojunctions. Next, the performance parameters of MO/MO and MO/Si HPDs with different structure and response in UV-Vis-NIR band are analyzed and compared. Subsequently, improved methods of the metal oxide HPDs performances are discussed. Finally, the development of metal oxide HPDs is discussed.

photodetector, metal oxide, silicon, heterojunction

TN304.055

A

1001-8891(2024)04-0363-13

2024-03-08；

2024-04-13.

马兴招（1995-），男，硕士研究生，研究方向是硅基异质结光电探测器。

唐利斌（1978-），男，正高级工程师，博士生导师，主要从事光电材料与器件的研究。E-mail: scitang@163.com。

国家重点研发计划（2019YFB2203404）；云南省创新团队项目（2018HC020）。