纳米光探测器研究取得新突破

横向异质结纳米带的远场光发射图片(左图)及所构建的光探测器在不同波长光照射下的光电流响应图(右图)。

随着信息技术的飞速发展、器件小型化和集成度要求的不断提高,基于微电子工艺的传统光电器件面临制备与性能方面的新瓶颈。在科学家们不断探索纳米尺寸器件所展示的独特物理和化学性能的同时,研究人员也在探索纳米尺度的新材料和新工艺,为进一步发展基于新工作原理的、功能更强大的集成芯片做准备。其中光探测器是信息通信光电系统的核心部件之一,开展新型的可集成的光探测器研究意义非常重大。

近日,湖南大学潘安练教授领导的研究小组,通过化学气相沉积方法,利用步进电机驱动反应源替换来实现合金纳米带横向异质结构的制备,成功制作出不同能带半导体并行排列生长的新型单晶纳米结构。利用该结构实现了一种新型的可集成可见光探测器,对比传统纯组分纳米带光探测器,这种横向异质结纳米带探测器具有更加优越的光电性能,很高的光电响应,宽的光谱探测范围,高的灵敏度,高的开关比,高的量子效率等。产生这些优越的光电性能原因在于:复合的能带结构不仅可以实现更宽光谱的高效吸收,而且被高于宽带半导体带隙能量的光子激发后,以辐射形式损耗的能量可以再次被窄带隙半导体自吸收,而转换成额外的光生电流。这一新型的横向异质结光探测器将会在构建集成光电器件和系统中具有很大的应用潜力。

该项工作得到了国家基础研究计划项目(No. 2012CB932703),和国家自然科学基金项目 (Nos.11374092 and 11204073)的资助。