Shvatite Diamond Duv detektor

Diamond, kao materijal s ultra širokim pojasom, visokom toplinskom vodljivošću, kemijskom inertošću, visokom izolacijom i otpornošću na zračenje, smatra se idealnim kandidatskim materijalom za proizvodnju DUV fotodetektora. Razvoj fotodetektora temeljenih na dijamantima postigao je određeni napredak, ali osjetljivost i ukupni učinak i dalje je potrebno poboljšati kako bi se zadovoljile potrebe praktičnih primjena. Istraživači istražuju sinergistički učinak površinskih stanja i dubokih oštećenja kako bi postigli ultra-visoki fotodetektori koji djeluju na niskim naponima, kako bi se riješili izazova integracije s jednim čipom i promovirali razvoj DUV detektora kompatibilne s integriranim krugovima.

 

U području ultra širokih BandGap poluvodiča, istraživači rade na razvoju dubokih ultraljubičastih (DUV) fotodetektora s ultra-visokim dobitkom, čime je cilj postići performanse usporedive s cijevima fotomultiplikacija (PMT). Ovi su detektori ključni za otkrivanje i komunikaciju slijepih u rasponu valne duljine 200-280 nanometra, jer mogu osigurati visoku osjetljivost, veliku brzinu, visoku spektralnu selektivnost, visoki omjer signal-šum i visoku stabilnost. Međutim, postojeći detektori temeljeni na ultra širokim BandGAP poluvodičima, kao što su Algan i GA2O3, suočavaju se s izazovima kao što su visoki radni napon, visoka gustoća oštećenja rešetke, segregacija faza i osjetljivost na magnetska polja, što ograničava njihov daljnji razvoj performansi.

 

Tim koji je vodio Liao Meiyong s Nacionalnog instituta za znanost i tehnologiju materijala u Japanu pokazao je da sinergistički učinak površinskih stanja i dubokih nedostataka na IB supstratima s jednim kristalnim dijamantima (SCD) može postići ultra-visoki DUV fotodetektor (PD) s niskim radnim naponima (<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.

 

Povezana dostignuća objavljena su u naprednim funkcionalnim materijalima pod naslovom "Sinergistički učinak površinskih stanja i dubokih oštećenja za ultra visoki ultra ljubičasti fotodetektor s niskim naponom".