1 太原学院 材料与化学工程系,山西太原030032
2 哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨150001
为了实现在无外部供能下对紫外光的有效探测,基于Ag修饰的Bi2O3纳米块(Ag/Bi2O3)纳米块制备了自供能紫外探测器。通过煅烧法制备Bi2O3纳米块,随后采用室温溶液法在其表面沉积Ag纳米粒子,进而成功制备了Ag/Bi2O3纳米块,且对所制备样品的晶体结构和微观形貌等进行了表征。结果表明,Ag/Bi2O3纳米块的平均尺寸约为1 μm,且Ag纳米粒子随机分布在Bi2O3纳米块表面。将涂覆Ag/Bi2O3纳米块的FTO作为工作电极,并进一步构建了自供能紫外探测器。在365 nm的紫外光照射下,Ag/Bi2O3纳米块紫外探测器能在零偏压下实现对紫外光的快速检测,这证实其具有自供能特性。相比于Bi2O3纳米块紫外探测器,Ag/Bi2O3纳米块紫外探测器的光电流得到明显提升,上升和下降时间分别缩短至29.1 ms和40.2 ms,并具有良好的循环稳定性。
紫外探测器 Bi2O3纳米块 Ag纳米粒子 自供能探测 ultraviolet photodetector Bi2O3 nanoblocks Ag nanoparticles self-powered detection
1 华南师范大学半导体科学与技术学院,广东 广州 510631
2 东莞南方半导体科技有限公司,广东 东莞 523781
界面工程是提高光电探测器性能的有效方法之一。报道了基于界面工程调控的石墨烯(Gr,2D)/GaN(3D)范德瓦耳斯异质结紫外光电探测器。GaN吸收光子产生电子空穴对,并在内建电场作用下发生分离。其中,光生空穴利用隧穿效应向Gr一侧迁移,而光生电子向GaN一侧迁移。在较高的电场驱动下,载流子将发生碰撞,造成光电流倍增,使得器件的光吸收效率与光电转化效率有明显提升。因此,器件在-2 V偏压条件和5 μW/cm2紫外光照射下,展示出较高的响应度(395.2 A/W)和较大的探测率(4.425×1015 Jones)值。该研究丰富了界面工程技术在Gr基紫外光电探测器的应用,为制备高性能紫外探测器提供了可能。
氮化镓 二维/三维 金属有机化学气相沉积 紫外探测器 激光与光电子学进展
2024, 61(3): 0304001
1 特种环境复合材料技术国家级重点实验室(哈尔滨工业大学), 哈尔滨 150001
2 微系统与微结构制造教育部重点实验室(哈尔滨工业大学), 哈尔滨 150001
5G 通信、能源互联网、新能源汽车、量子技术等高精尖领域对半导体的性能提出了新的更高的要求。第四代半导体金刚石因具有优异的物理化学性能被誉为“终极半导体”, 被认为是制备下一代高功率、高频、高温及低功率损耗电子器件最理想的材料。而浅n型掺杂的技术瓶颈一定程度阻碍了金刚石半导体应用的发展。表面终端研究为金刚石功能化的发展提供了新的策略, 金刚石通过表面终端实现了场效应晶体管、肖特基二极管、日盲紫外探测器、电子发射器件和近表面色心调控等重要应用, 而表面终端发挥作用的机理与其能带结构特点密不可分。本文综述了几种常见终端的能带研究方法, 分析其能带的结构特点, 结合特点介绍其发挥作用的机理, 并进行了总结和展望。
金刚石 表面终端 能带结构 二维空穴气 肖特基结 紫外探测 diamond surface terminal energy band structure two-dimensional hole gas Schottky junction ultraviolet detection
1 太原学院 材料与化学工程系,山西 太原 030032
2 哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001
为了实现在无外加电源情况下对紫外光的长时间探测,基于WO3纳米片制备了具有自供能特性的紫外探测器。采用水热法在FTO玻璃衬底上成功制备了WO3纳米片阵列,并通过SEM、XRD等手段对样品进行分析,研究结果显示,长度约为2 μm、厚度约为200 nm的单斜相WO3纳米片均匀致密地生长并覆盖在整个衬底表面。制备的WO3纳米片的光吸收范围集中在紫外波段,对330~440 nm的光具有强的吸收能力。以WO3纳米片为工作电极制备了紫外探测器,测试结果表明,WO3纳米片紫外探测器能够在无外加偏压的情况下有效探测紫外光,且具有自供能特性。探测器的光电性能表现出高光响应电流(约为171 μA)和快速响应特性(上升时间约为25.7 ms,下降时间约为38.7 ms),并在多次紫外光开/关下保持良好的稳定性与重复性。
紫外探测器 三氧化钨 纳米片 水热法 ultraviolet detector WO3 nanosheets hydrothermal method 光学 精密工程
2023, 31(13): 1871
1 南京邮电大学 集成电路科学与工程学院,氧化镓半导体创新中心,江苏 南京 210023
2 南京邮电大学 射频集成与微组装技术国家地方联合工程实验室,江苏 南京 210023
采用金属有机化学气相沉积技术在c面蓝宝石衬底上生长氧化镓薄膜,再通过光刻、剥离、电子束蒸镀技术在氧化镓薄膜的表面制作非对称叉指电极,其中Pt/Au作为肖特基电极,Ti/Al/Ni/Au作为欧姆电极;为实现良好的欧姆接触,提升界面载流子的注入效率,对沉积Ti/Al/Ni/Au后的样品进行退火处理。相关结果表明,该Pt/β?Ga2O3肖特基光电二极管具有良好的深紫外探测水平。在-5 V偏压下,响应度和外量子效率分别为3.4 A/W和1.66×103%。探测器的探测度高达1013 Jones,表明其具有优异的弱信号探测能力。同时,响应度和外量子效率整体都随着光强增大而减小,这是由于较高的光生载流子浓度提高了电子?空穴对的复合机率。在自驱动模式下,该Pt/β?Ga2O3肖特基光电二极管展现出较快的响应速度,响应度为2.69 mA/W。此外,探测器在-100 V和+100 V的高压下仍然能够稳定运行,说明该探测器具有较好的耐高压稳定性。
氧化镓 肖特基光电二极管 紫外探测 自驱动 Ga2O3 Schottky photodiode UV detection self-driven
1 中国科学院福建物质结构研究所, 福州 350002
2 中国科学院大学, 北京 100039
随着电子信息技术的飞速发展, 具有更高抗干扰能力以及更高灵敏度的日盲紫外探测器引起了广泛关注。六方相氮化硼(h-BN)凭借其超宽带隙、高光吸收系数、高热导率及高击穿场强等优势成为日盲紫外探测器研究的热点材料。此外, h-BN良好的机械强度和光学透明性使其兼具柔性探测器的潜力。然而室温条件下制备的h-BN薄膜常具有较多缺陷, 极大程度上限制了其柔性探测器的发展。本文在室温条件下采用反应磁控溅射, 以B为生长源, 在蓝宝石和Si衬底上实现了较高质量h-BN薄膜的制备, 并在此薄膜的基础上制备了高性能日盲紫外探测器。3 V电压下, 其探测器拥有极低的暗电流(0.07 pA)、较高的响应度(1.37 μA/W)和探测率(2.73×1010 Jones)。本文的研究结果证实了室温制备h-BN薄膜及其日盲紫外探测器的可行性, 为实现可在室温下工作的h-BN探测器的应用提供了参考。
h-BN薄膜 反应溅射法 室温 日盲紫外探测器 光电性能 响应度 h-BN film reactive sputtering method room temperature solar-blind ultraviolet detector photoelectric property responsivity
1 太原理工大学物理与光电工程学院,山西 太原 030024
2 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室,山西 太原 030024
提出基于光子晶体多缺陷耦合实现紫外波段高透射带通滤波的方案,采用传输矩阵法分析日盲紫外带通滤波器的光学传输特性。通过减弱光子局域和多个缺陷耦合效应,实现光子晶体通带的拓宽和边沿截止陡度的调整,可在239~280 nm日盲紫外波段实现平均透过率为90.71%的高透射,且在239 nm以下和290~360 nm的阻带波段实现高抑制。研究结果表明,弱化光子局域和不同缺陷峰耦合作用可以有效拓宽通带范围,提升通带透过率,同时该结构对光源小角度(<15°)入射不敏感。该滤光器设计方案可应用于日盲紫外探测和紫外通信系统。
光学器件 光子晶体 缺陷耦合 带通滤波器 日盲紫外探测 光子局域
1 北京理工大学光电学院,北京 100081
2 昆明物理研究所,云南 昆明 650223
3 云南省先进光电子材料与器件重点实验室,云南 昆明 650223
4 中国科学院半导体研究所固体照明研究开发中心,北京 100090
提出一种在AlGaN基 PIN 器件的p-GaN表面上沉积Pt,形成肖特基势垒(SB)-PIN 异质结器件,器件的能带和载流子的输运发生了变化,这种新型光电探测器实现了双波段紫外探测,可分别工作在光伏和光电导模式下。器件在 275 nm波长的紫外光照射的负偏置电压下,工作模式为光伏探测,当入射光功率密度为 100 μW/cm2,偏置电压为-10 V时,器件得到最大响应度(0.12 A/W);当偏置电压为-0.5 V时,器件得到最大探测率(1.0×1013 cm·Hz1/2·W-1)。器件在正偏置电压工作模式下可作为高响应、高增益的光电导探测器,当偏置电压为+10 V 时,用275 nm 和365 nm 波长的紫外光照射(光功率密度为100 μW/cm2),器件的响应度分别为10 A/W 和14 A/W,外量子效率分别为4500%和 4890%。所设计的双波段多功能器件将极大地扩展基于AlGaN的紫外探测器的用途。
探测器 双波段紫外探测器 AlGaN 异质结 响应度