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超低暗电流高机能近红外硅基光电探测器研究获进展

产品时间:2021-12-23 06:07

简要描述:

(来历:中国微米纳米技能学会) 超低暗电流高机能近红外硅基光电探测器研究获进展 以光为信息载体实现通信的光通信技能,凭借优异的速度传输机能和强大的信息容量成为现代社会最重要的技能之一。个中硅光子学,与成熟的互补金属氧化物半导体(CMOS)制造工艺兼容,而且陪同着各种有源、无源的硅基光子器件的实现逐渐成为短程光通信中最具前景的技能。...

详细介绍
本文摘要:(来历:中国微米纳米技能学会) 超低暗电流高机能近红外硅基光电探测器研究获进展 以光为信息载体实现通信的光通信技能,凭借优异的速度传输机能和强大的信息容量成为现代社会最重要的技能之一。个中硅光子学,与成熟的互补金属氧化物半导体(CMOS)制造工艺兼容,而且陪同着各种有源、无源的硅基光子器件的实现逐渐成为短程光通信中最具前景的技能。

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(来历:中国微米纳米技能学会) 超低暗电流高机能近红外硅基光电探测器研究获进展 以光为信息载体实现通信的光通信技能,凭借优异的速度传输机能和强大的信息容量成为现代社会最重要的技能之一。个中硅光子学,与成熟的互补金属氧化物半导体(CMOS)制造工艺兼容,而且陪同着各种有源、无源的硅基光子器件的实现逐渐成为短程光通信中最具前景的技能。执行光电信号转换的光电探测器是光电链路的根基构成部门之一,虽然硅基光电探测器遍及应用于可见光谱规模(0.4-0.7μm),但通讯窗口1.31μm和1.55μm的近红外光子能量并不足以降服Si带隙(1.12 eV)诱导光生电流,因此如何实现硅基探测器1.1μm以上的近红外探测仍然是成长单片光电集成技能所面对的难题。

比年来,硅基肖特基二极管基于奇特的内光电发射机制备受存眷,它能在室温下探测到能量低于硅带隙的光,且质料布局和制造工艺简朴廉价,有可能满意纯硅近红外光电探测器的需要。然而传统的金属-硅布局探测器存在响应低的缺陷,用透明导电玻璃(ITO)取代传统金属可以有效改善器件响应度,但也面对暗电流过大的问题,严重影响探测器的灵敏度。如何包管探测器对所需波长有响应而且有足够的响应,同时进一步降低器件暗电流晋升其灵敏度,是实现高机能近红外硅基探测器的关键。

  近日,中国科学院物理研究所/北京凝结态物理国度研究中心清洁能源尝试室研究人员通过在硅衬底上制备纳米级的Au薄膜和ITO电极(图1),在硅基肖特基光电探测器研究方面取得进展。尝试成果表白,高功函数Au的插手有效提高了肖特基势垒高度从而极大地抑制了器件暗电流,-1V下的暗电流密度为3.7×10-7A/cm2,比无Au插入的ITO/n-Si器件暗电流密度降低了7000多倍,±1V下的整流比高达1.5×108,这是硅基肖特基红外探测器今朝所报道的最好成果(图2)。

同时基于Au是延展性最好的金属,进一步减小中间插入层Au的厚度,成果显示2nm Au插入层能在保障器件暗电流机能的前提下明明地晋升响应度,从而获得更高的光/暗电流比,大幅改善硅基肖特基光电探测器的整体机能(图3)。该事情作为一种具有低暗电流密度的硅基红外光电探测器将为实现光通信中单片集成纯硅光电探测器提供重要鉴戒,期待将来在可见光至1.55μm甚至更长波段的光谱探测方面有重要应用。

该研究成果近日以Hybrid Nano-Scale Au with ITO structure for High-Performance Near-Infrared Silicon-Based Photodetector with ultralow dark current为题颁发在Photonics Research上。相关事情获得了国度自然科学基金的支持。论文链接:https://www.osapublishing.org/captcha/?guid=1B12BEBE-D440-9F13-4D7C-7CAA518B738B 图1. ITO/Au/n-Si 肖特基光电探测器工艺流程示意图 图2. (a)线性坐标(b)半对数坐标下0nm和6nm Au肖特基光电探测器暗态室温J-V特性(c)6nm Au探测器J-V温度依赖特性(d)Ln(J/T2)和1000/T关系图(e)1310 nm(f)1064 nm激光下室温光、暗态J-V特性。

图3. (a) 2-6nm Au肖特基光电探测器暗态室温J-V特性(b) 0-6nm Au肖特基光电探测器Ln(J/T2)和1000/T关系图(c) 零偏压下1100-1700nm器件光响应 (d) 1310nm激光下器件光电流随偏压变化(f)1310nm激光下器件-1V下的暗电流、光电流以及光/暗电流之比。来历:物理研究所 — END— 【结合倡议】战“疫”有我,为决胜攻坚提供科技志愿办事 中国微米纳米技能学会招贤纳士 中国微米纳米技能学会入会邀请函 【告白征订】中国微米纳米技能学会网站刊例 第一时间分享微米纳米相关资讯返回,检察更多。


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