近日，物理学院光电功能材料器件与物理研究团队曹水艳副研究员与国际前沿科学研究院刘衍朋教授合作，研究了Ga掺杂ZnO微米线在X射线辐照环境下的光电特性，结果表明在150 Gy的辐照剂量下，可以实现单根微米线9倍的光致发光增强，通过不同氛围下辐照的微米线的X射线光电子能谱（XPS）并结合DFT的理论计算，解释了光致发光的增强是由于材料表面氧空位的减少和晶格的弛豫。
相关成果以“Giant Photoluminescence Enhancement of Ga-Doped ZnO Microwires by X-Ray Irradiation”为题在线发表在《Advanced Science》(中科院SCI一区TOP)。电子信息专业硕士生何思远为第一作者，曹水艳副研究员为通讯作者，国际前沿科学研究院刘衍朋教授为共同通讯作者。
ZnO具有3.37eV的直接带隙，高激子结合能，被广泛应用于激光器、探测器、太阳能电池、发光二极管和催化等领域。ZnO晶体的光致发光是其重要特性之一，本研究通过X射线辐照Ga掺杂的ZnO微米线，大幅度增强了其光致发光强度，且具有非常好的稳定性。通过CVD生长的ZnO微米线，仍然存在氧空位等缺陷，通过小剂量的X射线辐照，减小了微米线表面氧空位；同时，也有着晶格弛豫的效果，从而增强了微米线的光致发光。此外，经X射线辐照的微米线进一步表现出电致发光提高3倍以上。增强的光致发光和电致发光以及长期稳定性进一步拓展了Ga掺杂的ZnO微米线在现代光电器件中的应用。
本研究得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、江苏省研究生科研与实践创新计划项目、中央高校基本科研业务费等项目的支持。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202407144