信息技术的快速发展，促使计算机、通信和控制等领域越来越多的使用光信号进行传输；但无论计算机、通信或控制的终端，都是用电信号工作的，实现快速有效的光电转换尤为重要。光电探测技术在军事、通讯、空间科学、环境监测、生物细胞癌　变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，使物体内部的受束缚电子受到激发，从而使物体的电导率增大。可是, 有关正光电导的应用却受到了一些限制。其中一个关键的限制就是: 缺乏与其相称的负光电导效应。另一方面， 在大力提倡节能减排的今天，光的无法避免的热效应往往被白白浪费掉。然而，此光的热效应的应用有两个问题应该得到克服，其一，光的热效应反应时间太长，其二，光的温度过高是否会造成器件所依赖的材料基础失效。
　　针对以上问题，武汉光电国家实验室、物理学院双聘教授高义华指导其博士生丁龙伟，带领团队成员刘逆霜副教授与李露颖副教授等，与美国弗罗里达国际大学李文治教授、武汉大学王建波教授、湖北大学顾豪爽教授等开展历时三年的合作，从偶然观察到负光电导现象开始, 进行了大量的实验（~120幅研究图），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: 当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； 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。由此可见其内在的机制澄清了一些负光电导效应。
　　然而，由于热的不均匀性，课题组进而使用石墨烯替换MWCNTs作为骨架支撑SnO2纳米颗粒并做成极小的器件。石墨烯具有优越的导热性能，使包覆在表面的SnO2纳米颗粒保持热协同，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。
　　2015年5月7日，Advanced Materials在线发表了这项研究成果“ 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），并被选为内封面图。
　　该研究工作是高义华课题组在光电探测技术方向一系列研究工作的拓展与深化。其系列研究工作相继发表在Applied Physics A (Vol. 107, Issue 2, pp. 255-260, 2012)、Optics Express (Vol. 20, Issue 18, pp. 20748-20753, 2012)、Optics Express (Vol. 22, Issue 3, pp. 3661-3668, 2012)、Optics Express (Vol. 22, Issue 24, pp. 30148-30155, 2014上，为纳米材料基器件的光探测与光传感奠定了基础。

　　此研究成果得到了国家“ 973计划”(2011CB933300)、国家自然科学基金(11374110, 11204093, 51371085, 11304106)和中央高校基本科研业务费专项资金(HUST: 2014TS124)等项目的资助。

　图 （a）杂志内封面图;（b）同时利用光的热效应和激发电子效应, 研制逻辑门基本单元;（c）赝负光电导电流时间响应曲线; 　（d）器件微结构示意图; （e）退火研磨后重现赝负光电导现象的SnO2纳米颗粒的高分辨图。

文章链接：
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201500804/pdf