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隨著我國高性能探測技術領域應用需求的持續增長，新型光探測材料的發展也有了更高要求。作為光電探測技術最核心材料之一，異質外延半導體材料因其優異的光電性能，展現出廣闊的應用前景。然而，這些材料在單一襯底上的異質外延往往面臨較高的晶格應變，導致界面質量下降、晶體缺陷增加。同時，昂貴的半導體設備及復雜的半導體工藝技術，進一步限制了異質外延半導體材料的廣泛應用。
研究團隊通過“面內自適應異質外延”策略，成功實現了二維半導體單晶材料在c面藍寶石襯底上的高取向外延生長。該方法通過晶體取向的30°旋轉，有效調控了壓應力與拉應力，實現應變的可容忍性，使不同晶格常數的異質外延單晶與藍寶石襯底之間形成可控的界面應變。
基于該異質外延材料的光探測器件較非外延器件展現出更優異的光探測性能。此外，該光電探測器在多次開關循環和長時間測試中保持穩定，展現出優異的運行可靠性和長的器件壽命，為新型半導體材料異質外延生長及其器件應用提供了新的實驗方法和理論支撐。
半導體單晶在異質外延生長過程中的取向關系、界面應變和晶格匹配情況。圖片來源于《先進材料》
相關論文信息：https://doi.org/10.1002/adma.202413852
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