Förkalla diamant DUV -detektor

Diamant, som ett material med ultravabelbandgap, hög värmeledningsförmåga, kemisk inerthet, hög isolering och strålningsmotstånd, anses vara ett idealiskt kandidatmaterial för tillverkning av DUV -fotodetektorer. Utvecklingen av diamantbaserade fotodetektorer har gjort vissa framsteg, men känsligheten och den totala prestandan måste fortfarande förbättras ytterligare för att tillgodose behoven hos praktiska applikationer. Forskare undersöker den synergistiska effekten av yttillstånd och djupa defekter för att uppnå ultrahög förstärkning av DUV-fotodetektorer som arbetar vid låga spänningar för att hantera utmaningarna med integration med en chip och främja utvecklingen av DUV-detektorteknologi som är kompatibla med integrerade kretsar.

 

Inom området ultrabrett bandgap-halvledare arbetar forskare för att utveckla djupa ultravioletta fotodetektorer med ultrahög förstärkning, som syftar till att uppnå prestanda som är jämförbara med fotomultiplikatorrör (PMT). Dessa detektorer är avgörande för blind upptäckt och kommunikation inom våglängdsområdet för 200-280 nanometrar, eftersom de kan ge hög känslighet, hög hastighet, hög spektral selektivitet, högt signal-till-brusförhållande och hög stabilitet. Emellertid möter befintliga detektorer baserade på ultrabrett bandgap -halvledare, såsom Algan och GA2O3, som hög driftspänning, hög gitter defektdensitet, fas segregering och känslighet för magnetfält, som begränsar deras vidareutveckling i prestanda.

 

Teamet som leddes av Liao Meiyong från National Institute of Materials Science and Technology i Japan har visat att den synergistiska effekten av yttillstånd och djupa defekter på S-Diamond-substrat i IB-typ (SCD) kan uppnå extremt hög förstärkning av DUV-fotodetektorer (PD) med låga driftsspänningar (<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 relaterade prestationerna publicerades i avancerade funktionella material under titeln "Synergistiska effekten av yttillstånd och djupa defekter för ultrahög förstärkning Deep Ultra Violet Photodetector med lågspänningsdrift".