我院在新型高性能宽光谱光电探测器领域取得新进展
发布时间:2021-04-13    发布人:许高斌    阅读次数:10

我院在新型高性能宽光谱光电探测器领域取得新进展

 单晶硅由于适宜的带隙(~1.12 eV)、高载流子迁移率、长期稳定性、丰富的原料和成熟的硅基半导体制造工艺等特点,仍是目前商用可见-近红外光电探测器的主要材料。然而由于其较高的反射系数,平面硅在可见光区域光学反射损耗高达40%,严重限制了其在高性能光电子器件领域的应用。

 近日,我院先进半导体器件与光电集成实验室利用ICP刻蚀形成倒锥形Si孔阵列结构,磁控溅射沉积CuO薄膜,形成保型性CuO/Si异质结阵列结构,并利用单层石墨烯作为透明顶电极,获得了比平面硅结构性能显著提升的自驱动宽光谱光电探测器。该探测器在530 nm光照条件下的响应度为301.5 mA W-1,比检测率为7.96×1012 Jones,上升/下降时间分别为9.9/10 μs。时域有限差分(FDTD)分析表明入射光纵向F-P腔共振增强了光和物质相互作用,而不同波长入射光在倒锥形Si孔内形成不同级数的共振,从而实现了宽光谱的光响应性能提升。

 该工作以“Enhanced light trapping in conformal CuO/Si microholes array heterojunction for self-powered broadband photodetection”为题于发表在半导体器件领域著名期刊IEEE Electron Device LettersEarly AccessDOI: 10.1109/LED.2021.3072042)。论文工作得到国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费专项资金的资助,本院吴春艳教授、胡继刚副教授和罗林保教授为论文的共同通讯作者。

1. (a) CuO/Si微孔阵列结构和 (b) 平面硅结构在530 nm波长下YOZ平面的模拟场强分布对比。(c)(d)970 nm波长下相应对比。


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