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

近日，中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院微納制造與系統(tǒng)集成研究中心在《創(chuàng)新》(The Innovation)上發(fā)表了題為Schottky Infrared Detectors with Optically Tunable Barriers Beyond the Internal Photoemission Limit的研究論文，報道了突破內(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)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，研究人員致力于基于內(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)光譜范圍以及開發(fā)與硅工藝兼容的紅外探測器方面取得了進(jìn)展。然而，相關(guān)探測器的性能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(yùn)行。

該團(tuán)隊提出了勢壘可光調(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，還能夠探測到低于肖特基勢壘能量的紅外光。在室溫背景下，SPBD實(shí)現(xiàn)了對黑體輻射的探測，并獲得了達(dá)7.2×109Jones的比探測率。該研究制備的原型器件展現(xiàn)出低暗電流、寬波段響應(yīng)以及對黑體輻射敏感的性能。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。

研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃等的支持。

審核編輯 黃宇