Indse Diamond Duv Detector

Diamond, som et materiale med ultra bredt båndgap, høj termisk ledningsevne, kemisk inertitet, høj isolering og strålingsmodstand, betragtes som et ideelt kandidatmateriale til fremstilling af DUV -fotodetektorer. Udviklingen af ​​diamantbaserede fotodetektorer har gjort nogle fremskridt, men følsomheden og den samlede ydeevne skal stadig forbedres yderligere for at imødekomme behovene i praktiske anvendelser. Forskere undersøger den synergistiske virkning af overfladetilstand og dybe defekter for at opnå ultrahøjgevinst-DUV-fotodetektorer, der fungerer ved lave spændinger for at tackle udfordringerne ved en-chip-integration og fremme udviklingen af ​​DUV-detektorteknologi, der er kompatible med integrerede kredsløb.

 

Inden for Ultra Wide Bandgap Semiconductors arbejder forskere for at udvikle dyb ultraviolet (DUV) fotodetektorer med ultrahøj gevinst med det formål at opnå ydeevne sammenlignelig med fotomultiplikatorrør (PMT). Disse detektorer er afgørende for blinddetektion og kommunikation i bølgelængdeområdet for 200-280 nanometre, da de kan tilvejebringe høj følsomhed, høj hastighed, høj spektral selektivitet, høj signal-til-støj-forhold og høj stabilitet. Imidlertid står eksisterende detektorer baseret på ultra bredt båndhalvledere, såsom algan og GA2O3, udfordringer såsom høj driftsspænding, høj gitterdefektdensitet, fasesegregering og følsomhed over for magnetiske felter, som begrænser deres yderligere udvikling i ydeevnen.

 

Holdet ledet af Liao Meiyong fra National Institute of Materials Science and Technology i Japan har vist, at den synergistiske virkning af overfladetilstander og dybe defekter på IB-type enkelt krystal diamant (SCD) -substrater kan opnå ultrahøjgevinstduv-fotodetektorer (PD) med lave driftsspændinger (<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.

 

De relaterede resultater blev offentliggjort i avancerede funktionelle materialer under titlen "synergistisk virkning af overfladetilstander og dybe defekter for ultra høj forstærkning af dyb ultra violet fotodetektor med lav spændingsdrift".