这篇文档属于类型a，即报告了一项原创性研究。以下是对该研究的学术报告：
本研究由F. Mattei、D. Vurro、D. Spoltore、M. Pavesi、P. Rajabi Kalvani、S. Pasini、G. Foti、P. D’Angelo、A. Bosio、A. Baraldi、F. Mezzadri、P. Mazzolini、S. Vantaggio、M. Bosi、L. Seravalli、G. Tarabella、A. Parisini和R. Fornari共同完成。主要研究机构包括意大利帕尔马大学（University of Parma）的数学、物理和计算机科学系，以及意大利国家研究委员会（IMEM-CNR）的材料电子与磁学研究所。该研究于2025年发表在期刊《Materials Today Physics》上。
本研究的科学领域为宽禁带半导体材料及其在光电探测器中的应用。研究的背景基于超宽禁带半导体材料（如Ga₂O₃）在紫外-C（UV-C）波段的光谱选择性，特别适用于太阳能盲光电探测器的开发。Ga₂O₃由于其较大的禁带宽度（约5 eV）和优异的热稳定性，近年来在功率电子和光电探测领域引起了广泛关注。然而，Ga₂O₃的p型掺杂困难限制了其应用。因此，本研究旨在通过将Ga₂O₃与有机半导体（如PEDOT:PSS）结合，开发一种平面混合异质结光电探测器，探索其在UV-C波段的光电性能。
本研究分为以下几个主要步骤：
Ga₂O₃薄膜的生长与表征
研究团队通过金属有机气相外延（MOVPE）和射频磁控溅射（RFMS）技术，制备了四种不同的Ga₂O₃薄膜：未掺杂的β-Ga₂O₃、未掺杂的κ-Ga₂O₃、硅掺杂的κ-Ga₂O₃以及非晶态Ga₂O₃。薄膜的生长条件包括温度、气体流量和压力等参数的优化。通过X射线衍射（XRD）和紫外-可见光谱（UV-Vis）对薄膜的晶体结构和光学带隙进行了表征。
PEDOT:PSS的气溶胶喷射打印（Aerosol-Jet Printing, AJP）
研究团队采用气溶胶喷射打印技术，将高导电性的PEDOT:PSS墨水直接沉积在Ga₂O₃薄膜上。通过优化打印参数（如聚焦比、气体流量和基板温度），最大限度地减少了打印过程中的过喷和边缘不清晰问题。特别地，非晶态Ga₂O₃薄膜表现出最佳的打印兼容性。
光电探测器的制备与表征
在Ga₂O₃薄膜上制备了平面混合光电探测器，并对其电学和光电性能进行了测试。测试包括电流-电压（I-V）特性、光谱响应率、外量子效率（EQE）和特定探测率（D*）等参数的测量。此外，还研究了器件在瞬态光照下的响应时间。
Ga₂O₃薄膜的表征结果
非晶态Ga₂O₃薄膜的光学带隙为4.59 eV，而β-Ga₂O₃、κ-Ga₂O₃和硅掺杂κ-Ga₂O₃的光学带隙分别为4.87 eV、4.72 eV和4.75 eV。XRD分析证实了薄膜的晶体结构，非晶态Ga₂O₃薄膜表现出较高的表面平整度。
PEDOT:PSS打印优化结果
通过优化气溶胶喷射打印参数，研究团队在非晶态Ga₂O₃薄膜上实现了高质量的PEDOT:PSS打印。打印线的宽度和过喷率显著降低，打印质量得到了显著提升。
光电探测器性能测试结果
β-Ga₂O₃基光电探测器表现出最佳的光电性能，其峰值响应率为4.5×10⁻² A/W，外量子效率为23%，特定探测率为3.2×10¹² Jones。非晶态Ga₂O₃基光电探测器虽然性能略低，但其制备成本更低，且响应时间更快。κ-Ga₂O₃基光电探测器由于缺陷密度较高，表现出较差的光电性能。
本研究成功开发了一种基于Ga₂O₃和PEDOT:PSS的平面混合异质结光电探测器，并对其光电性能进行了系统研究。β-Ga₂O₃基光电探测器表现出优异的光电性能，而非晶态Ga₂O₃基光电探测器则因其低成本和高兼容性成为了一种有潜力的替代方案。研究结果表明，气溶胶喷射打印技术在有机-无机混合光电探测器的制备中具有重要的应用价值。
重要发现
β-Ga₂O₃基光电探测器在UV-C波段表现出最高的响应率和探测率，而非晶态Ga₂O₃基光电探测器则因其快速响应和低成本制备成为研究亮点。
方法创新
本研究首次采用气溶胶喷射打印技术将PEDOT:PSS沉积在Ga₂O₃薄膜上，实现了高分辨率的有机-无机异质结制备。
研究对象的特殊性
研究涵盖了四种不同结构的Ga₂O₃薄膜，系统地比较了它们在光电探测器中的性能差异，为非晶态Ga₂O₃的应用提供了新的思路。
研究还探讨了不同Ga₂O₃薄膜的表面预处理对打印质量的影响，发现6分钟的紫外-臭氧（UV-O₃）预处理能够显著提高打印质量。此外，研究团队还对器件的瞬态响应时间进行了详细分析，揭示了不同Ga₂O₃薄膜中载流子陷阱效应对光电性能的影响。
通过本研究，研究人员不仅验证了Ga₂O₃在UV-C光电探测中的潜力，还为低成本、高性能光电探测器的开发提供了新的技术路径。