【摘 要】
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由于窄带探测器可以有效提高红外系统的抗非工作频段噪声光干扰,因此在生物材料识别和校准、特定波段成像、军事秘密通信和光学系统开关控制等方面均具有重要的应用价值。但是对于窄带探测的器件结构和机理研究亟待发展。Si是集成电路产业的支柱材料,硅基光电探测器的研发可以有力推进芯片的光电集成发展。本文构建并研究了两种硅基窄带近红外光电探测器,基于结型光场控制原理,通过调制在结区附近的光场分布,进而实现对结型探
【基金项目】
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国家自然科学基金； 中央高校基金； 国家793计划； 国家863计划所；
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由于窄带探测器可以有效提高红外系统的抗非工作频段噪声光干扰,因此在生物材料识别和校准、特定波段成像、军事秘密通信和光学系统开关控制等方面均具有重要的应用价值。但是对于窄带探测的器件结构和机理研究亟待发展。Si是集成电路产业的支柱材料,硅基光电探测器的研发可以有力推进芯片的光电集成发展。本文构建并研究了两种硅基窄带近红外光电探测器,基于结型光场控制原理,通过调制在结区附近的光场分布,进而实现对结型探测器探测波段的调制。主要工作内容及结论如下:（1）构建p型硅肖特基结窄带光电探测器,研究金属电极势垒高度及反射系数对器件性能的影响。通过选择高反射率及势垒高度的双层Ti/Ag肖特基电极,得到了可在零偏压下工作,探测峰位于1060 nm,峰值响应度可达1.74 A/W,半高宽约为74 nm的高灵敏近红外窄带光电探测器。其线性动态范围高达128 d B,探测率为4.14×1012Jones。在-1 V的偏压下,探测器半高宽基本保持不变,但其外部量子效率可达1350%。该器件中存在的增益机制应该是由于器件特殊的结构及电子空穴差异较大的渡越时间造成的。（2）设计制备了CH3NH3Pb I3（MAPb I3）/Zn O/p-Si双结近红外光电探测器,利用p/n/p结构中两个pn结在光照下会产生方向相反的光电流,以及MAPb I3和Si的相近禁带宽度,实现了对于1000-1100 nm波段的窄带探测。该探测器可以在零偏压下工作,施加偏压可以有效提高器件的灵敏度,在-1 V的偏压下,器件的响应度可以达到0.128 A/W,而在1 V的偏压下,器件的响应度为0.249 A/W。
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