新闻网讯（通讯员 刘会平）信息技术的快速发展，使得光电探测技术在通讯、空间科学、环境监测等领域有着十分广泛的应用。普通光电探测技术，依赖于内光电效应—光照射到半导体或绝缘体的表面时，物体内部的受束缚电子受到激发，物体电导率增大。但正光电导的应用却受到了一些限制，其一为缺乏与其相称的负光电导效应。同时光的热效应带来两个问题：第一，光的热效应导致器件反应时间太长；第二，光的热效应导致器件温度过高会造成器件所赖以的材料基础失效。
2015年5月7日，物理学院高义华教授团队在材料学权威期刊《先进材料》（Advanced Materials）（2013年IF为15.409）在线发表研究论文《石墨烯骨架热协同、非晶表面态控制的精细SnO2纳米颗粒的赝负光电导效应》（Graphene-Skeleton Heat-Coordinated and Nanoamorphous-Surface-State Controlled Pseudo-Negative-Photoconductivity of Tiny SnO2 Nanoparticles），且该论文被选为内封面图。
物理学院高义华教授团队与其合作者，从偶然观察到负光电导现象开始, 历时三年进行了大量的实验，发现并证实了光的赝负光电导效应。他们合成出精细的SnO2纳米颗粒包覆的MWCNTs复合材料，该材料在光照下电流减小，电阻增大，呈现出反常的负光电导效应。内在机制可表述为: 第一，SnO2纳米颗粒在组成的导电体时，存在两部分电流。一部分是穿透整个颗粒的体内电流，但是，由于在穿过表面非晶态时受到剧烈散射，导致体电流小。另一部分是，非晶态表面在暗态下吸收大量的水分子，生成了导电的载流电子，导致表面电流大。第二，在光照下温度上升，导致SnO2纳米颗粒非晶表面所吸附的水分子发生解吸附，载流子浓度下降，电导率减小，电流变化原则上与温度变化同步。此机制澄清了一些负光电导效应。为改进器件热导均匀性，课题组使用具有优越导热性能的石墨烯替换MWCNTs，作为骨架支撑SnO2纳米颗粒并做成极小的器件，将赝负光电导的响应和恢复时间分别缩短至0.44s和0.24s。进一步的原位电镜加热实验表明，纳米颗粒加热至200℃时结构依然稳定，并在300℃以上发生非晶化融合。他们利用此点，结合普通的正光电导效应，组装成“与非门”、“或非门”等光电逻辑门，基于这些光电逻辑门，可以实现全功能逻辑运算。
该研究工作得到了国家“973计划”、国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费专项资金等项目的资助。
论文链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201500804/pdf
