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首例無需選通器件的光電存儲陣列 可以處理新信號的光控二極管問世
2022年06月02日 10:16:16
來源：化工儀器網 點擊量：4405
近日，中國科學院金屬研究所的科研人員提出了一種光控二極管，通過異質結的設計與構筑，器件獲得了新型光電整流特性，光照條件下電流狀態(tài)實現(xiàn)了由全關態(tài)向整流態(tài)的轉換，進而構筑出首例無需選通器件的光電存儲陣列。
【化工儀器網 項目成果】未來集成電路的發(fā)展將呈現(xiàn)出多元化發(fā)展趨勢，其中光電芯片可實現(xiàn)光傳輸及信息處理功能。通過與現(xiàn)代電子芯片技術的底層融合，支撐未來大容量、低功耗、集成化與智能化信息芯片技術的發(fā)展需求。二極管作為一種重要的基本電學元件，在集成電路、大功率驅動、光學成像等領域具有重要應用，其結構和功能也十分豐富。
光電二極管是一種將光能轉換為電能(電壓或電流)的光傳感器，由一個PN結組成的半導體器件，具有單方向導電特性。普通二極管在反向電壓作用時處于截止狀態(tài)，只能流過微弱的反向電流，而光電二極管在設計和制作時盡量使PN結的面積相對較大，以便接收入射光。
光電探測器的信號狀態(tài)在光照前后可歸納為全關態(tài)(0,0)、全開態(tài)(1,1)以及整流態(tài)(0,1)或(1,0)三類，已往的光電探測器可以實現(xiàn)兩種狀態(tài)的相互轉換，以光電二極管為代表的器件實現(xiàn)由整流態(tài)向全開態(tài)轉換，以及以光電導和光電晶體管為代表的器件實現(xiàn)由全關態(tài)向全開態(tài)轉換。
但從理論上出發(fā)，應該還存在一類由全關態(tài)向整流態(tài)轉換的新型器件。近日，中國科學院金屬研究所的科研人員提出了一種光控二極管，通過異質結的設計與構筑，器件獲得了新型光電整流特性，光照條件下電流狀態(tài)實現(xiàn)了由全關態(tài)向整流態(tài)的轉換，進而構筑出首例無需選通器件的光電存儲陣列。
光控二極管本質上是由位于正和負極的兩個石墨烯/二硫化鉬肖特基結和位于溝道的二硫化鉬n/n結串聯(lián)而成。在負柵壓下，處于截止態(tài)的肖特基結將使器件處于全關態(tài)；在光照時，氮化硼光柵層將捕獲光生載流子，從而屏蔽柵壓的調控作用，使肖特基結處于導通態(tài)，進而使得二硫化鉬n/n結的整流特性得以呈現(xiàn)，器件處于整流態(tài)。
研究人員進一步設計構筑了3×3像素的光電存儲陣列，首次在無選通器件的條件下展現(xiàn)了優(yōu)異的抗串擾能力；同時，基于器件對不同波長和強度光信號響應的差異，研究人員演示了陣列對光信號的探測及處理功能，表明了光控二極管具有實現(xiàn)高集成度、低功耗和智能化光電系統(tǒng)的極大潛力。
相關研究成果在線發(fā)表于《國家科學評論》(National Science Review)。
(資料來源：中國科學報、中國日報)
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