固體所在等離熱電子光探測器研究上取得重要進展

作者： 2019年08月02日來源：全球化工設備網瀏覽量：

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光電探測器是一種能把光信號轉換為電信號的儀器。光電探測器利用輻射會引起被照射材料電導率發生改變的原理制成的，根據器件對輻射響應的方式不同，光電探測器可分為兩大類：一類是光子探測器；另一類是熱探測器。

　　光電探測器在軍事和國民經濟的各個領域有廣泛用途。在可見光或近紅外波段主要用于射線測量和探測、工業自動控制、光度計量等；在紅外波段主要用于紅外熱成像、紅外遙感等方面。

　　基于光電探測器應用的廣泛及其實用性，我國對其的研發一直沒有放松。但在等離熱電子光電探測器領域，我國主要針對的是熱電子探測器的響應度提升方面，而欠缺對探測率和響應速度的研究。近日，中國科學院固體物理研究所傳來好消息，稱固體所制備出了高探測率、快響應速度的等離熱電子光探測器。

　　在此之前，科學家們發現光可以在金屬表面激發出等離基元，而等離基元可以進一步激發出高能熱電子，這些熱電子能越過金屬/半導體肖特基結形成電流，進而實現光向電的轉變，并實現光電探測。由此，近期科學家們發展了一種由金屬/半導體肖特基結組成的等離熱電子光探測器。相對于傳統的半導體探測器，等離熱電子光探測器具有特殊的優點：它能夠探測能量小于半導體帶隙的光子，并且其響應波長可以通過控制金屬納米結構實現可控連續調節。

　　經試驗，該探測器表現出快的響應速度和高的探測率，在波長為450 nm的光照和零偏壓條件下，其光響應上升和下降時間分別為112 μs和24 μs，探測率為9.8 × 1010 cmHz1/2/W。另外，科學家們通過降低肖特基勢壘高度使器件的光響應度從3.4 mA/W提升到7.4 mA/W。

　　新研究成果的奧秘就在于銀/氧化鈦肖特基結。銀/氧化鈦肖特基結被認為是一種理想的熱電子探測器構建材料，一方面，銀能夠產生高的光電轉換效率，另一方面，氧化鈦具有高的導帶態密度，方便電子的快速轉移。因此，基于銀/氧化鈦肖特基結的熱電子探測器預期會有高的探測率和快的響應速度。

　　相關研究為等離熱電子光探測器的研制和性能提升提供了參考和指導。相信以現有成果為基礎，科學家們會得到啟發，進行更多有建設性的研究。

　　資料來源：中國科學院固體物理研究所

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