科研進(jìn)展
重慶研究院在勢壘可光調(diào)諧的新型肖特基紅外探測器研究上取得進(jìn)展
時間：2024-06-05編輯：微納制造與系統(tǒng)集成研究中心
近日，我院微納制造與系統(tǒng)集成研究中心在The Innovation期刊上，以“Schottky Infrared Detectors with Optically Tunable Barriers Beyond the Internal Photoemission Limit”為題發(fā)表研究論文，報道了一種突破內(nèi)光發(fā)射限制的勢壘可光調(diào)諧肖特基紅外探測器。
內(nèi)光發(fā)射效應(yīng)（Internal Photoemission Effect）作為光電效應(yīng)的重要分支，闡明了光照射至金屬-半導(dǎo)體界面時，熱載流子如何被激發(fā)并跨越肖特基勢壘，最終進(jìn)入半導(dǎo)體以完成光電轉(zhuǎn)換的物理過程。自1967年以來，研究者一直致力于基于內(nèi)光發(fā)射效應(yīng)的肖特基光電探測器研究，并在拓展響應(yīng)光譜范圍和開發(fā)與硅工藝兼容的紅外探測器方面取得了突破。然而，相關(guān)探測器的性能一直受制于截止波長與暗電流之間的矛盾，且通常需要在低溫條件下運行。
圖 傳統(tǒng)肖特基探測器和勢壘可光調(diào)諧的肖特基紅外探測器的對比。（A）經(jīng)典肖特基探測器和（B）勢壘可光調(diào)諧的肖特基紅外探測器的工作原理示意圖。φSB，Idark和Iph分別代表肖特基勢壘高度，暗電流和光電流。綠色（紅色）波浪箭頭代表高（低）能光子；（C）暗電流與光波長的關(guān)系；（D）外量子效率（EQE）與光波長的關(guān)系。
微納制造與系統(tǒng)集成研究中心研究團隊提出了一種勢壘可光調(diào)諧的新型肖特基紅外探測器（SPBD），有效解耦了光子能量與肖特基勢壘之間的關(guān)聯(lián)，使得SPBD能夠在保持高肖特基勢壘以抑制暗電流的同時，還能探測到低于肖特基勢壘能量的紅外光。在室溫背景下，SPBD實現(xiàn)了對黑體輻射的探測，并獲得了達(dá)7.2×109 Jones的比探測率。所制備的原型器件展現(xiàn)出低暗電流、寬波段響應(yīng)和對黑體輻射敏感的性能，其制備流程與硅基CMOS工藝具有良好的兼容性，為低成本、低功耗、高靈敏硅基紅外探測器的研制提供了新方案。
上述工作得到了重慶研究院“十四五”科技創(chuàng)新規(guī)劃主攻方向之一“碳基光電探測器”的支持，以及科技部國家重點研發(fā)計劃等項目的資助。重慶研究院博士研究生付津滔為論文的第一作者，魏興戰(zhàn)研究員為通訊作者。
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