Realizálja a gyémánt DUV detektorot

A gyémánt, mint ultra széles sávú, nagy hővezető képességgel, kémiai tehetetlenséggel, nagy szigeteléssel és sugárzási ellenállással rendelkező anyagot, ideális jelölt anyagnak tekintik a DUV fotodetektorok gyártására. A gyémánt alapú fotodetektorok fejlesztése némi előrelépést tett, de az érzékenységet és az általános teljesítményt még tovább kell javítani a gyakorlati alkalmazások igényeinek kielégítése érdekében. A kutatók feltárják a felszíni állapotok és a mély hibák szinergetikus hatását az ultra-magas nyereség elérése érdekében, amelyek alacsony feszültséggel működnek, az egycsipesz-integráció kihívásainak kezelése és az integrált áramkörökkel kompatibilis DUV-detektor-technológia fejlesztésének elősegítésére.

 

Az ultra széles sávú félvezetők területén a kutatók azon dolgoznak, hogy mély ultraibolya (DUV) fotodetektorokat fejlesszenek ki, amelyek rendkívül magas nyereséggel rendelkeznek, és célja a fotomultiplier csövekkel (PMT) összehasonlítható teljesítmény elérése. Ezek a detektorok kulcsfontosságúak a vakok észleléséhez és a kommunikációhoz a 200-280 nanométerek hullámhossz-tartományában, mivel nagy érzékenységet, nagy sebességet, nagy spektrális szelektivitást, nagy jel-zaj arányt és nagy stabilitást tudnak biztosítani. A meglévő detektorok azonban, amelyek ultra széles sávú félvezetőkön alapulnak, mint például az Algan és a GA2O3, olyan kihívásokkal szembesülnek, mint a nagy működési feszültség, a nagy rácshibás sűrűség, a fázis szegregáció és a mágneses mezők iránti érzékenység, amelyek korlátozzák a teljesítmény továbbfejlesztését.

 

A Japánban a Nemzeti Anyagtudományi és Technológiai Intézet Liao Meiyong által vezetett csapat bebizonyította, hogy a felszíni állapotok és a mély hibák szinergetikus hatása az IB típusú egykristályos gyémánt (SCD) szubsztrátokra elérheti az ultra-magas nyereséget DUV fotodetektorok (PD) -re. alacsony üzemi feszültséggel (<5V). The overall photoresponse of diamond DUV-PD, such as sensitivity, dark current, spectral selectivity, and response speed, can be easily customized by hydrogen or oxygen termination on the SCD substrate surface. Under 220 nm light, the DUV response rate and external quantum efficiency exceed 2.5 × 104 A/W and 1.4 × 107%, respectively, which is comparable to PMT. The DUV/visible light suppression ratio (R220 nm/R400 nm) is as high as 6.7 × 105. The depletion of two-dimensional hole gas by deep nitrogen defects provides low dark current, and the filling of ionized nitrogen under DUV irradiation generates a huge photocurrent. The synergistic effect of surface states and intrinsic depth defects has opened up the way for the development of DUV detectors compatible with integrated circuits.

 

A kapcsolódó eredményeket fejlett funkcionális anyagokban tették közzé: "A felszíni állapotok szinergetikus hatása és az ultra nagy nyereség mély hibáinak mélysége, alacsony feszültségű, alacsony feszültségű működésű" cím alatt ".