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固體所在等離熱電子光探測器研究上取得重要進(jìn)展
2019年07月31日 08:34:39
來源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：5444
近日，中國科學(xué)院固體物理研究所傳來好消息，稱固體所制備出了高探測率、快響應(yīng)速度的等離熱電子光探測器。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)動態(tài)】光電探測器是一種能把光信號轉(zhuǎn)換為電信號的儀器。光電探測器利用輻射會引起被照射材料電導(dǎo)率發(fā)生改變的原理制成的，根據(jù)器件對輻射響應(yīng)的方式不同，光電探測器可分為兩大類：一類是光子探測器；另一類是熱探測器。
光電探測器在軍事和國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域有廣泛用途。在可見光或近紅外波段主要用于射線測量和探測、工業(yè)自動控制、光度計量等；在紅外波段主要用于紅外熱成像、紅外遙感等方面。
基于光電探測器應(yīng)用的廣泛及其實(shí)用性，我國對其的研發(fā)一直沒有放松。但在等離熱電子光電探測器領(lǐng)域，我國主要針對的是熱電子探測器的響應(yīng)度提升方面，而欠缺對探測率和響應(yīng)速度的研究。近日，中國科學(xué)院固體物理研究所傳來好消息，稱固體所制備出了高探測率、快響應(yīng)速度的等離熱電子光探測器。
在此之前，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)光可以在金屬表面激發(fā)出等離基元，而等離基元可以進(jìn)一步激發(fā)出高能熱電子，這些熱電子能越過金屬/半導(dǎo)體肖特基結(jié)形成電流，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)光向電的轉(zhuǎn)變，并實(shí)現(xiàn)光電探測。由此，近期科學(xué)家們發(fā)展了一種由金屬/半導(dǎo)體肖特基結(jié)組成的等離熱電子光探測器。相對于傳統(tǒng)的半導(dǎo)體探測器，等離熱電子光探測器具有特殊的優(yōu)點(diǎn)：它能夠探測能量小于半導(dǎo)體帶隙的光子，并且其響應(yīng)波長可以通過控制金屬納米結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)可控連續(xù)調(diào)節(jié)。
經(jīng)試驗(yàn)，該探測器表現(xiàn)出快的響應(yīng)速度和高的探測率，在波長為450 nm的光照和零偏壓條件下，其光響應(yīng)上升和下降時間分別為112 μs和24 μs，探測率為9.8 × 1010 cmHz1/2/W。另外，科學(xué)家們通過降低肖特基勢壘高度使器件的光響應(yīng)度從3.4 mA/W提升到7.4 mA/W。
新研究成果的奧秘就在于銀/氧化鈦肖特基結(jié)。銀/氧化鈦肖特基結(jié)被認(rèn)為是一種理想的熱電子探測器構(gòu)建材料，一方面，銀能夠產(chǎn)生高的光電轉(zhuǎn)換效率，另一方面，氧化鈦具有高的導(dǎo)帶態(tài)密度，方便電子的快速轉(zhuǎn)移。因此，基于銀/氧化鈦肖特基結(jié)的熱電子探測器預(yù)期會有高的探測率和快的響應(yīng)速度。
相關(guān)研究為等離熱電子光探測器的研制和性能提升提供了參考和指導(dǎo)。相信以現(xiàn)有成果為基礎(chǔ)，科學(xué)家們會得到啟發(fā)，進(jìn)行更多有建設(shè)性的研究。
資料來源：中國科學(xué)院固體物理研究所
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