合肥科研院在二极管等离热电子光探测器取得新
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波长450 nm的光照射下的光电流响应。 器件在零偏压条件下,对不同功率的脉冲入射光的响应。 光电流-光强的关系。 归一化的单脉冲光电流响应。

常规半导体接受光辐照时,载流子浓度升高,电导变大;而对表面态丰富的InAs纳米线而言,光电导会减小,这是一种反常现象。可以解释为表面态俘获了光生电子,致光生空穴留在纳米线内部和自由电子复合,从而使自由载流子浓度下降。反常光电导有一个很重要的优势就是以多子为探测基础,具有很高的负光增益。然而,由于受到表面缺陷的辅助作用,器件响应时间相对比较长。

近期,固体所在银/氧化钛肖特基二极管等离热电子光电探测器研究方面取得进展。相关研究结果发表在Nanophotonics (Nanophotonics, 8, 1247-1254上。 光可以在金属表面激发出等离基元,等离基元可以进一步激发出高能热电子,这些热电子可以越过金属/半导体肖特基结形成电流,进而实现光向电的转变,并实现光电探测。由此,人们近期发展了一种新的由金属/半导体肖特基结组成的等离热电子光探测器。相对于传统的半导体探测器,这种探测器具有特殊的优点:它能够探测能量小于半导体带隙的光子,并且其响应波长可以通过控制金属纳米结构实现可控连续调节。近年来,针对等离热电子光探测器的研究大多数集中在热电子探测器的响应度提升方面,而对探测率和响应速度这两个在光成像和光通信领域至关重要的性能欠缺相应的研究。 银/氧化钛肖特基结被认为是一种理想的热电子探测器构建材料。一方面,银具有高的等离局域场和窄的热电子能量分布,能够产生高的光电转换效率。另一方面,氧化钛具有高的导带态密度,方便电子的快速转移。因此,基于银/氧化钛肖特基结的热电子探测器预期会有高的探测率和快的响应速度。 固体所科研人员基于孔阵列银/氧化钛肖特基结制备了等离热电子光探测器。该探测器表现出快的响应速度和高的探测率,在波长为450 nm的光照和零偏压条件下,其光响应上升和下降时间分别为112 μs和24 μs,探测率为9.8 × 1010 cmHz1/2/W,这两个性能指标均高于之前文献的报道。进一步,他们通过降低肖特基势垒高度使器件的光响应度从3.4 mA/W提升到7.4 mA/W。相关研究为等离热电子光探测器的研制和性能提升提供了参考和指导。 本项研究工作得到了国家自然科学基金和CAS/SAFEA国际创新研究团队合作计划的支持。 孔阵列银/氧化钛复合膜在真空条件下的肖特基型电流-电压曲线。 银/氧化钛复合膜的SEM照片。 孔阵列银/氧化钛探测器的光谱响应。 等离热电子参与光电流响应的能带示意图。 2.png 图2. 波长450 nm的光照射下的光电流响应。 器件在零偏压条件下,对不同功率的脉冲入射光的响应。 光电流-光强的关系。 归一化的单脉冲光电流响应。

近期,中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所在银/氧化钛肖特基二极管等离热电子光电探测器研究方面取得进展。相关研究结果发表在Nanophotonics , 1247-1254上。

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由于缺陷态电子的detrapping是热辅助过程,本工作采用了降温的方式来阻断热电子释放过程。基于上述提出的机理,成功实现了从830 nm到3113 nm的宽谱探测(此前关于InAs纳米线光电探测器的探测波段被限制在1.5微米以内),并且器件响应速度提升至几十个µs(此前纪录为几个ms),探测率高达~1011 Jones。

光可以在金属表面激发出等离基元,等离基元可以进一步激发出高能热电子,这些热电子可以越过金属/半导体肖特基结形成电流,进而实现光向电的转变,并实现光电探测。由此,人们近期发展了一种新的由金属/半导体肖特基结组成的等离热电子光探测器。相对于传统的半导体探测器,这种探测器具有特殊优点:它能够探测能量小于半导体带隙的光子,并且其响应波长可以通过控制金属纳米结构实现可控连续调节。近年来,针对等离热电子光探测器的研究大多数集中在热电子探测器的响应度提升方面,而对探测率和响应速度这两个在光成像和光通信领域至关重要的性能欠缺相应研究。

美高梅集团网址大全 ,近日,中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室研究员胡伟达、陈效双、陆卫课题组在新型纳米线红外光电探测器研究中取得进展。该实验室相关研究人员在已有的窄禁带InAs纳米线反常光电响应研究基础上,进一步利用该反常效应提出基于可见光诱导Photogating辅助的单根纳米线红外响应机理,并成功制备单根纳米线场效应晶体管实现宽谱快速红外探测。相关成果以澳门美高梅APP下载 ,Visible Light-Assisted High-Performance Mid-Infrared Photodetectors Based on Single InAs Nanowire 为题发表于国际刊物《纳米快报》(Nano Letters, DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b02860),论文第一作者为博士研究生方河海。

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