综述

1 基于飞行时间（ToF）技术的激光雷达（LiDAR）综述

近年来，随着数字成像技术及半导体行业的快速迭代发展，基于飞行时间（Time-of-Flight, ToF）技术的深度信息采集成像系统获得了学术界与工业界的广泛关注，成为三维成像领域的研究热点。ToF技术凭借其相对直观的原理和卓越的性能，在人机交互、自动驾驶、工业检测、医疗健康、增强现实、智能家居及三维重建等多个领域得到了广泛应用。传统机械式激光雷达系统存在体积大、成本高、可靠性低等弊端，限制了其在特定领域的应用。而集成度更高的激光雷达，如固态激光雷达系统通常旨在实现更小的体积和更优的性能。然而，当前的激光雷达传感器芯片及其相关制造工艺仍然面临着相当大的挑战，尤其是作为激光雷达传感器芯片核心半导体器件的单光子雪崩光电二极管（SPAD）的制造工艺技术更是如此。

同济大学卓盛龙研究员、邱雷教授课题组联合复旦大学姜培教授课题组以及光梓信息科技（上海）有限公司研发团队于2023年提出了一种直接飞行时间（dToF）固态激光雷达，集成了8通道可编程地址发射器和128 × 128单光子雪崩光电二极管（SPAD）接收器。发射器（TX）的架构如图1（b）所示，其特点在于采用单片八通道三结垂直腔面发射激光器（VCSEL）阵列、多通道激光二极管驱动器（LDD）、光电二极管（PD）以及圆柱形反射镜。LDD专用集成电路（ASIC）通过控制反馈网络生成VCSEL电源电压（LDVCC），并在接收到低压差分信号（LVDS）触发信号时产生纳秒级可编程脉冲。PD将散射的激光脉冲转换为电流信号，以消除误差。此外，片上光示波器（OCOO）通过接收PD发出的信号，触发自动峰值功率控制（APPC）以及与功率相关的激光安全机制。SPAD传感器框图如图1（d）所示。在固态扫描过程中，每次仅启用一个通道，从而便于在如时间数字转换器（TDC）和先入先出缓存（FIFO）等读出电路的时分复用通道之间实现资源共享。为了最小化面积，还设计了一个15级环形振荡器（RO）TDC。当锁相环（PLL）锁定时，每个单元的延迟为100 ps，对应于15 mm的距离分辨率。延迟链的最后一级输出连接到以333 MHz频率运行的粗计数器。该计数器提供了高达96 ns的定时范围，对应于最大15 m的检测距离。在此基础上，采用了一种基于U-Net的算法，该算法依赖于卷积神经网络（CNN），可以从直方图数据中提取的多个特征。该网络利用强度图像和从下采样直方图中提取的各种特征来指导深度的上采样。机器学习示意图如图1（f）所示。

同时该文章还全面回顾了ToF技术与LiDAR系统的基本原理及最新研究进展，深入阐述了发射器（TX）与接收器（RX）方面的创新点与技术挑战，并针对这些问题提供了详细的解决方案探讨。此外，本文还探索了未来研究的前瞻性方向，为后续研究提供了宝贵见解。

图1. 盛龙卓等人提出了一种dToF固态激光雷达，集成了8通道地址可编程发射器和128 × 128 SPAD接收器。（a）所提出TX的横截面图和（b）框图。（c）LDD ASIC芯片的显微照片。（d）SPAD传感器的框图。（e）传感器芯片的显微照片。（f）空间分辨率上采样。

该文章以题为“A review of ToF-based LiDAR”发表在Journal of Semiconductors上。

文章信息：

A review of ToF-based LiDAR

Jie Ma, Shenglong Zhuo, Lei Qiu, Yuzhu Gao, Yifan Wu, Ming Zhong, Rui Bai, Miao Sun, Patrick Yin Chiang

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2 相邻量子点之间交换相互作用的物理及其在量子信息处理中的应用

量子计算是依托量子力学原理对量子信息进行相干操控以实现高效逻辑运算的新型计算范式，正引领着信息科学领域的革命性发展。其内禀的并行处理能力为诸多经典计算难以企及的问题，如大分子系统模拟、大数质因数分解及无序数据库高效检索等，提供了前所未有的高效解决方案。在众多量子计算候选平台中，半导体量子点凭借其独特的优势——与现有半导体工艺的高度兼容性、可扩展性、简便且高效的量子比特初始化与读出能力，脱颖而出，被视为物理实现量子计算的重要候选者之一。

在半导体量子点量子计算方案中，精确调控量子点之间的交换相互作用，是达成高保真度单量子比特操作、执行双量子比特门，乃至实现量子通信和量子模拟的必要条件。近期，北京大学黄少云课题组在综述论文中，系统探讨了最近邻量子点之间交换相互作用的物理机制，以及控制这种交换相互作用的电学调控手段，强调了交换相互作用在构建单量子比特、达成双量子比特门、进行量子通信和量子模拟过程中的重要意义，最后着重指出，全电学精确调控交换相互作用是未来借助半导体量子点体系实现大规模量子计算的关键所在。

本论文系统阐明了交换相互作用的深层物理机制，给出了全电学调控量子点间交换相互作用的具体方案。为半导体量子点量子计算领域的研究者提供了宝贵的理论指导与实践启示。这一研究成果不仅加深了我们对量子计算物理基础的理解，也为实现更加复杂、高效的量子算法与量子模拟提供了参考。

该文章以题为“The exchange interaction between neighboring quantum dots: physics and applications in quantum information processing”发表在Journal of Semiconductors上。

图1. 最近邻量子点之间的交换相互作用是反键态|ψ_Anti>和成键态|ψ_Sym>的能量差。

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The exchange interaction between neighboring quantum dots: physics and applications in quantum information processing

Zheng Zhou, Yixin Li, Zhiyuan Wu, Xinping Ma, Shichang Fan, Shaoyun Huang

J. Semicond.  2024, 45(10): 101701  doi: 10.1088/1674-4926/24050043

研究论文

3 应变弛豫对锗锡二元合金异质外延生长速率的影响

利用化学气相沉积（CVD）技术在硅衬底上生长高品质的锗锡（Ge_1–ySn_y）二元合金，在电子和光电子应用领域，尤其是开发高效、低成本的中红外探测器和光源方面，展现出巨大潜力。然而，精确控制Ge_1–ySn_y外延层中Sn的浓度和应变弛豫仍然面临重大挑战，因为这将直接影响器件的光学和电学性质。本文探究了Sn浓度大于11 at.%时应变弛豫对Ge_1–ySn_y外延层生长速率的影响。研究表明，外延层超过临界厚度后，其生长速率会因应变弛豫而减慢约55%，这表明Ge_1–ySn_y生长层中Ge的掺入量有所减少。尽管生长速率降低导致Sn浓度增加，但研究发现，由于应变弛豫，Ge_1–ySn_y生长层中Sn的掺入率也随之降低。这些重要发现为开发旨在获得Sn浓度和应变弛豫均可调控的高品质Ge_1–ySn_y外延层的创新性生长技术奠定了基础。

该文章以题为Impact of strain relaxation on the growth rate of heteroepitaxial germanium tin binary alloy”发表在Journal of Semiconductors上。

图1. 使用People Bean（P-B）模型和Matthew Blakeslee（M-B）模型，通过放宽Ge-VS在Si衬底上生长Ge_1–ySn_y薄膜的h_c理论计算。本研究收集的实验数据以及以往的研究都包括在内。

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Impact of strain relaxation on the growth rate of heteroepitaxial germanium tin binary alloy

Pedram Jahandar, Maksym Myronov

J. Semicond.  2024, 45(10): 102101  doi: 10.1088/1674-4926/24030002

4 三维异质集成近存架构研究突破，近存带宽密度提高70倍

人工智能等高性能计算应用的发展，对内存提出带宽和容量同步提升的要求。三维异质集成近存计算架构，可以三维堆叠标准逻辑和DRAM芯片，兼具高性能计算和高容量存储的工艺优势，是极具工业价值的高性能计算架构，并具备清晰的技术发展线路图：通过增加垂直互连密度，拓展近存访问位宽和频率提高带宽；通过增加存储堆栈层数和工艺演进提高容量。

然而传统DRAM架构数据链路上的电路，尤其是二级灵敏放大器（Secondary Sense Amplifiers, SSA），与存储访问数据位一一对应。随着近存访问位宽增加，存储链路电路的DRAM面积占比逐渐提高，成为近存访问性能提升的瓶颈。

针对上述问题，中国科学院微电子研究所、集成电路制造技术重点实验室刘明院士/杨建国研究员团队，以及西安紫光国芯股份有限公司江喜平正高级工程师技术团队，以突破三维集成近存瓶颈、最大化近存带宽为目标，提出了SSA与内存阵列（array）堆叠（SSA over Array, SSoA）的三维异质集成近存DRAM架构（下文简称SSoA架构）。SSoA架构主张：将三维异质集成界面从传统DRAM外围接口向DRAM核心转移；把SSA电路从DRAM芯片转移到逻辑芯片；利用SSA电路在先进逻辑工艺上的制造优势，克服了近存存储位宽瓶颈。同时，SSoA架构还具备关键结构优势：取消存储阵列中敏感放大器（Sense Amplifiers, SA）到SSA之间的存储访问数据总线，提高了存储单元并发访问能力，获得近存存储访问位宽本质上的巨大释放空间；SSA与SA分别在DRAM和逻辑上垂直重叠布局，进一步缩短了存储访问数据路径，提高了近存存储访问性能。

该研究以西安紫光国芯股份有限公司发表的一系列异质集成嵌入式DRAM（VLSI-2023, ISSCC-2022, IEDM-2020）为基础，实施了SSoA架构方案推演，对SSoA架构进行了位宽、频率和面积的定量分析。结果表明，相同制造工艺下，SSoA架构的单位面积带宽较VLSI-2023报道有70.18倍的理论提升。

该研究成果以提高近存带宽为目的，结合三维堆叠近存架构的特点，深刻优化了DRAM内部结构，克服三维异质近存计算系统的带宽受限于传统DRAM结构内部组织结构和数据链路的发展瓶颈。SSoA是近存DRAM发展的重要技术路径，并与增加DRAM堆栈层数的技术路线兼容，共同推进三维异质集成近存架构的进步。

该文章以题为“SSA-over-array (SSoA): A stacked DRAM architecture for near-memory computing”发表在Journal of Semiconductors上。

图1. SSoA架构。

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Xiping Jiang, Fujun Bai, Song Wang, Yixin Guo, Fengguo Zuo, Wenwu Xiao, Yubing Wang, Jianguo Yang, Ming Liu

J. Semicond.  2024, 45(10): 102201  doi: 10.1088/1674-4926/24050004

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5 抬金型金属氧化物薄膜晶体管中异质结工程的载流子传输

随着显示技术朝着超高清、高刷新率、低功耗和透明等方向的发展，对氧化物薄膜晶体管（TFT）的迁移率提出了更高的要求。目前，常用的IGZO TFT的迁移率仅为大约10 cm²·V⁻¹·s⁻¹，远远低于下一代显示技术的应用标准，而异质结沟道氧化物TFT技术具备兼顾高迁移率的潜力。然而，氧化物异质结对两种氧化物材料能带匹配的要求较高，而氧化物能带与氧化物薄膜的厚度与组分决定，如何有效地设计高性能氧化物异质结TFT缺乏方案。

近日，北京大学陆磊教授课题组采用两种不同Zn离子掺杂的非晶态InZnO材料——IZO1:1（In:Zn = 1:1）和IZO1:3（In:Zn = 1:3），该异质结氧化物TFT实现了迁移率高达84.3 cm²·V⁻¹·s⁻¹。他们在该工作中通过设计金属-绝缘体-半导体结构证明了异质结中基于二维电子气（2DEG）的迁移率提升机制。结果表明，异质结金属-绝缘体-半导体器件的C-V（电容-电压）曲线显示出明显的斜率突变。在进一步分析的电子浓度-深度曲线中，观察到在IZO1:1/IZO1:3界面附近载流子浓度急剧上升，对应于界面处量子阱内形成了2DEG。超高迁移率的2DEG传输路径是异质结氧化物TFT迁移率提升的原因。此外，还发现2DEG的迁移率增强能力高度依赖于外部栅极电场和量子阱内建电场之间的作用，这源于电场会影响2DEG传输时的界面碰撞。当栅极电压削弱量子阱内建电场时，这将会削弱2DEG传输时受到的界面散射。因此，量子阱内建电场的方向至关重要，这也就强调了需要优化双层氧化物半导体TFTs中异质结能带图和两层层堆叠顺序。具体来说，具有较低费米能级的氧化物层需要紧邻栅极绝缘体，以最大程度地激发氧化物异质结的迁移率增强潜力。

Zn离子比例调节的双层IZO氧化物可以有效地在界面量子阱中形成高浓度的2DEG，成功地制造了高迁移率的异质结InZnO TFT，对促进氧化物材料在下一代先进显示领域的应用起到了积极的作用。

该文章以题为“Heterojunction-engineered carrier transport in elevated-metal metal-oxide thin-film transistors”发表在Journal of Semiconductors上。

图2. （a）异质结和反向堆叠异质结TFT的传输曲线以及 (b) 线性场效应迁移率与栅电压函数曲线。在低电压下工作的 (c) 异质结和 (d) 反向堆叠异质结器件的三维视角能带图。(e) 在高电压（超过24伏）下工作的异质结器件的三维视角能带图。

文章信息：

Heterojunction-engineered carrier transport in elevated-metal metal-oxide thin-film transistors

Xiao Li, Zhikang Ma, Jinxiong Li, Wengao Pan, Congwei Liao, Shengdong Zhang, Zhuo Gao, Dong Fu, Lei Lu

J. Semicond.  2024, 45(10): 102301  doi: 10.1088/1674-4926/24040016

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6 硼酸铵掺杂多晶硅薄膜结构及电学性能

基于掺杂多晶硅薄膜的隧穿钝化接触（TOPCon）太阳电池具有高转换效率和高兼容性的特点，预计到2033年在光伏市场上的占比将达70%。通常，获取掺杂多晶硅薄膜的途径有原位掺杂和异位掺杂，同位掺杂即在非晶硅沉积过程中导入杂质源，如磷烷（PH₃）或硼烷（B₂H₆），掺杂非晶硅薄膜高温晶化过程中激活杂质。异位掺杂是沉积非晶硅薄膜后，在高温晶化过程中向腔体内导入杂质源，如三氯氧磷（POCl₃）、氯化硼（BCl₃）或溴化硼（BBr₃）等。然而，目前报道的杂质源均为剧毒物质，且高昂的成本不利于成本降低，对于实现p型掺杂的BCl₃、BBr₃，不仅要求掺杂温度高，而且薄膜的掺杂均匀性差，在高温过程中还极易形成降低薄膜性能的富硼层。

近日，中国科学院电工研究所周春兰研究员课题组和河南大学王科范教授课题组联合，在硅片上以磁控溅射方式沉积非晶硅薄膜，以不含金属元素且环境友好的硼酸铵（(NH₄)₂B₄O₅(OH)₄·2H₂O，ATT）盐配制硼源溶液，通过旋涂方式沉积在非晶硅薄膜表面，在晶化过程中实现p型多晶硅薄膜。他们在该工作中系统研究了ATT对多晶硅薄膜性能的影响，结果表明ATT不改变多晶硅薄膜的物质结构，仍具有（111）择优取向。ATT作为p型硼源，多晶硅薄膜晶粒尺寸平均增大约70%。ATT掺杂的多晶硅薄膜，载流子浓度提高约10倍，同时实现载流子迁移率达31.9 cm²/(V·s)。以ATT作为p型硼源，900 ℃条件下即可实现多晶硅薄膜方块电阻达到200-300 Ω/□，有效降低多晶硅薄膜晶化掺杂温度。

ATT作为p型掺杂源，为高性能隧穿钝化接触太阳电池降本增效提供方向，具有较高的参考价值，对促进高效太阳电池的应用及推广起到了积极作用。

该文章以题为“Structure and electrical properties of polysilicon films doped with ammonium tetraborate tetrahydrate”发表在Journal of Semiconductors上。

图1. 150 nm硅薄膜的拉曼光谱和对应的反褶积峰：(a) 磁控溅射沉积的硅薄膜(p:a-Si薄膜)，(b) 950 ℃直接退火45 min（pPoly薄膜），(c) 950 ℃旋涂ATT退火45 min（ATT-poly薄膜），(d) 对应三个样品的XRD谱图。

图2. 沉积厚度（d）对p:poly-Si薄膜电学性能的影响：（a）电阻率（ρ），（b）载流子浓度（p*），（c）载流子迁移率（μ）。

文章信息：

Structure and electrical properties of polysilicon films doped with ammonium tetraborate tetrahydrate

Yehua Tang, Yuchao Wang, Chunlan Zhou, Ke-Fan Wang

J. Semicond.  2024, 45(10): 102302  doi: 10.1088/1674-4926/24030032

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7 高性能GaSb平面PN结探测器

随着人工智能（AI）等对计算系统高算力和高能效需求的急剧增长，基于CMOS技术的传统计算系统很难满足高算力和低功耗的要求。基于单通量量子（SFQ）技术的超导计算和量子计算等低温计算有望提供一种高速、极低功耗的计算架构，其中核心挑战之一为如何实现低温（4 K）和室温（298 K）环境之间高速、高能效的数据传输。

基于低温垂直腔面发射激光器（VCSEL）的光互连技术具有低功耗、低热载荷的优势，有望替代电互连技术成为低温和室温环境之间高速、高能效的互连方案。低温VCSEL在空间应用等领域也有重要的潜在应用。另一方面，由于半导体材料和光电子器件在低温环境下表现出与室温条件下不同的性能，探索VCSEL在低温环境下的光电性能具有重要的科学价值，也是目前科学研究前沿。美国在“SuperCables”项目（2019年启动）的支持下，在低温高速、低功耗VCSEL方向取得了重要进展。欧盟在“Acrycomm”项目（2020年启动）的支持下，也在研究用于异构超级计算系统的低温VCSEL光互连技术。

最近，中国科学院半导体研究所郑婉华院士团队刘安金研究组在低温（3.6 K）VCSEL方向取得进展。他们自主设计VCSEL外延结构，调控半导体量子阱子带能级，优化VCSEL腔模波长和量子阱增益峰波长之间的偏移量，采用高速VCSEL制作工艺，实现了3.6 K时VCSEL低阈值电流、单模激射。图1为固定在低温恒温器中的VCSEL实物图。图2（a）为VCSEL在3.6 K温度时的功率-电流-电压曲线。在298 K时VCSEL的腔模波长偏置在远离量子阱增益峰的短波一侧，氧化孔径为6.5 μm的VCSEL在298 K时的阈值电流约为5 mA，且多模工作。随着温度降低，VCSEL激射波长蓝移，在3.6 K时VCSEL的阈值电流为1.5 mA。

有趣的是，从298 K降到3.6 K，由于有效热光系数随温度非线性降低，VCSEL氧化区有效折射率的变化小于非氧化区，在3.6 K时氧化孔径为6.5 μm的VCSEL实现了单模工作，边模抑制比为36 dB，如图2（b）和（c）所示。这是在4 K温区首次实现VCSEL单模工作。比较VCSEL的基模谱宽发现，温度降低，激光腔的损耗降低，3.6 K时激光腔的Q值大于298 K时的Q值。图2（d）显示，由于AlGaAs系材料的热光系数随着温度非线性降低，从298 K降到3.6 K，VCSEL基模波长非线性下降12.8 nm。210 K时VCSEL的波长-温度系数为0.056 nm/K，而3.6 K时VCSEL的波长-温度系数为0.011 nm/K。

受限于测试条件，暂时不能在片测试3.6 K时VCSEL的动态性能。但温度从298 K降低到292 K，在7 mA电流注入下VCSEL的-3 dB带宽从3.6 GHz提高到6.9 GHz，表明所研制的VCSEL具备在3.6 K实现高带宽和高传输速率的潜力。后续将改进高频封装研究VCSEL在4 K时的动态性能，然后进一步改进低温VCSEL的设计以提高带宽和降低功耗。

图1. 固定在低温恒温器中的VCSEL。

图2. （a）VCSEL在3.6 K时的功率-电流-电压曲线；（b）5 mA时各温度下VCSEL的光谱；（c）3.6 K时各注入电流下VCSEL的光谱；（d）各温度下VCSEL的基模波长。

该文章作为封面文章，以题为“Single-fundamental-mode cryogenic (3.6 K) 850-nm oxide-confined VCSEL”发表在Journal of Semiconductors上。

文章信息：

Single-fundamental-mode cryogenic (3.6 K) 850-nm oxide-confined VCSEL

Anjin Liu, Chenxi Hao, Jingyu Huo, Hailong Han, Minglu Wang, Bao Tang, Lingyun Li, Lixing You, Wanhua Zheng

J. Semicond.  2024, 45(10): 102401  doi: 10.1088/1674-4926/24070025

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8 通过“钝化清洗”工艺提高反型钙钛矿太阳能电池的效率与稳定性

钙钛矿太阳能电池（Perovskite solar cells, PSCs）因其卓越的光电转换效率（PCE）和低成本制造潜力，被视为下一代光伏技术的有力竞争者。在过去十年中，通过不断的材料创新和器件工程优化，单结钙钛矿太阳能电池的效率已达到令人瞩目的26.1%，但其稳定性问题一直是阻碍其商业化的主要挑战。为了提高钙钛矿太阳能电池的稳定性，研究人员和科学家们进行了多方面的努力，比如通过改变钙钛矿材料的化学组成，例如引入不同的阳离子（如铯（Cs）、锡（Sn）等）和阴离子，来提高材料的热稳定性和抗湿性能。例如，部分铯（Cs）阳离子替代甲脒（FA）可以提高钙钛矿的相转换温度，从而提高稳定性。同时，通过界面工程优化钙钛矿与其他层之间的界面，减少缺陷并提高稳定性。此外，封装技术的改进，如采用防水胶进行双玻封装，也为钙钛矿电池提供了额外的保护。缺陷钝化策略通过表面处理和钝化层减少钙钛矿薄膜中的缺陷，降低非辐射复合，从而提高器件的稳定性和效率。这些研究和开发工作为钙钛矿太阳能电池的商业化和未来发展奠定了坚实的基础。

近日，北京交通大学梁春军教授课题组在钙钛矿层上使用ApaCl作为钝化层，再使用IPA溶液进行冲洗，制备了高效的反式CsFA钙钛矿太阳能电池。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）等先进表征技术，验证了钝化清洗工艺能够有效地钝化钙钛矿表面的缺陷态，并且显著抑制了非辐射复合的发生。这些改进措施显著提高了钙钛矿太阳能电池的性能，经过优化处理的电池实现了22.6%的光电转换效率，相较于传统工艺有了显著提升。更为重要的是，在长期运行测试中，经过钝化清洗处理的钙钛矿太阳能电池改善了稳定性，这为其未来的产业化应用奠定了基础。

该文章以题为“Improved efficiency and stability of inverse perovskite solar cells via passivation cleaning”发表在Journal of Semiconductors上。

图1. 不同条件下制备的钙钛矿薄膜示意图与表征：（a）钝化清洗工艺流程图；（b）前驱体中不同碘化铅含量的钙钛矿器件的J-V曲线；（c）紫外可见吸收光谱与Tauc曲线；（d）荧光发射光谱；（e）荧光衰减曲线。

文章信息：

Improved efficiency and stability of inverse perovskite solar cells via passivation cleaning

Kunyang Ge, Chunjun Liang

J. Semicond.  2024, 45(10): 102801  doi: 10.1088/1674-4926/24040033

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9 表面电子转移策略促进了PDI光生空穴释放增强新兴有机污染物降解能力

近年来，水体中广泛存在越来越多的有机污染物，如抗生素、酚类和其他有机污染物，这些污染物很容易通过生活和工业废水排入水生环境，且无法通过常规水处理方法消除。大多数新出现的污染物通常被认为具有持久性和致癌性，长期接触会对人类和动物的健康产生不利影响，对生态系统和人类健康构成巨大威胁。因此，迫切需要研究确定和开发一种可持续的净化方法来修复这些污染物。光催化半导体能吸收光能产生光电子和光生空穴，空穴具有很强的氧化能力，能在水中生成大量氧化活性物种降解有机污染物，而空穴也能直接氧化污染物，因此光催化技术在水被认为是一种被广泛认可的绿色、经济的水处理技术。而单纯的光催化技术中，由于光催化材料的光生载流子容易发生重组，严重影响了光催化材料在水处理中的应用。

近日，西南科技大学王骏教授课题组，为了解决过二亚胺（PDI）有机半导体中电子-空穴对重组的严重问题。将有机光催化剂苝酰亚胺（PDI）与羟基氧化铁（FeOOH）耦合，成功制备了新型 FeOOH@PDI 光催化材料。王骏教授团队通过瞬态光电流，电化学阻抗谱，稳态荧光，表面光电压等表征发现，FeOOH具有电子捕获特性，可捕获PDI表面的光生电子，有效降低 PDI 光生载流子的复合率，这有利于加速FeOOH表面的铁循环。基于此王骏教授团队以该材料构建了光-芬顿系统用于新兴有机污染物的降解。研究发现，FeOOH与PDI结合后能有效促进PDI光生空穴的释放，释放出的光生空穴能有效降解有机污染物，从而提高有机污染物的降解率。该体系在可见光下实现对双酚A的高效降解，降解速率为0.112 min^-1，是单独PDI光催化体系的20倍，并且展现出极高的矿化能力苯酚的矿化达到88.01%，双酚A的矿化率达到78.93%。

这项工作开发了一种有效的材料来增强PDI的界面电荷分离，通过在半导体表面快速转移光生电荷，有效克服了光催化半导体中光生空穴和光生电子易复合的问题。为解决半导体光催化剂中载流子易重组的问题和降解新出现的有机污染物提供了新的见解和方法。

该文章以题为“The surface electron transfer strategy promotes the hole of PDI release and enhances emerging organic pollutant degradation”发表在Journal of Semiconductors上。

文章信息：

The surface electron transfer strategy promotes the hole of PDI release and enhances emerging organic pollutant degradation

Yunchuan Yang, Dongyu Wang, Jisheng Geng, Jun Liu, Jun Wang

J. Semicond.  2024, 45(10): 102802  doi: 10.1088/1674-4926/24050005

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