会员注册 会员登陆
用户名
密 码
记注密码   忘记密码?
欢迎您访问激光与红外网! Welcome to LASER & INFRARED!
  明星企业
 
  支持单位
  展会专题
·首届空间激光技术与应用国...
·2018年量子技术国际研讨会...
·香山科学会议聚焦宽禁带半...
·中国电科举办集成电路核心...
·第四届新型光电探测技术及...
·“军队-2017”国际军事技术...
·Light Conference2017 在长...
·第八届中国无人机大会暨展...
·“ 中国防务 ” 亮相第十三...
  业界访谈
·清华博士后获超算杰出新人...
·第十四届王大珩光学奖颁奖...
·青年科学家胡伟达:聚焦新...
·洛马公司的ONYX外骨骼和微...
·洛马公司的ONYX外骨骼和微...
·洛马公司的ONYX外骨骼和微...
·纪念陈创天院士:让中国牌...
·发展第三代半导体,别让基...
·李灿、田中群、孙世刚三位...
·中国电科这个“90后”和他...
·变激光为工具!三位科学家...
  技术动态    
苏州纳米所等在硅基近红外光电转换研究中取得进展
作者:cmh        来源:中国科学院 
日期:2017-12-16    阅读次数:382
副标题:

        近红外光电检测对光谱、夜间监控、红外导引、光通信等应用领域具有重要意义。近年来,CMOS 技术的发展使Si基光电子器件得到广泛应用,由于 Si 自身带隙较大,普通的Si基光电探测器通常无法在超过 1200 nm 的近红外光谱区域有效工作。                        
        为了解决这个问题,科学家们在Si材料表面沉积一层金属薄膜,形成金属-半导体之间的肖特基结,金属中自由电子吸收光子能量后可穿过肖特基势垒,并进入 Si材料中形成光电流。这种响应的截止波长由势垒高度决定,从而打破了半导体带隙的限制。在这个依赖热电子发射的光电响应机制下,金属结构对器件的近红外 探测性能有较大影响。目前,基于如传输表面等离激元共振(PSPR),局部表面等离激元共振(LSPR)和谐振腔共振等,纳米棒、纳米线、光栅等各种金属 纳米结构已被证明可增强热电子光电响应。然而,这类结构的量子效率仍较低,这些精细规则的纳米结构增加了生产工艺的复杂性和生产成本,使其无法实现大规 模、低成本制造。                       
        近日,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所陈沁课题组联合东南大学教授王琦龙,在低成本高效硅基热电子红外光电探 测器方面取得系列进展。科研人员提出了 Au 纳米颗粒修饰Si金字塔结构的方案, 实验证明,他们制备的这些器件的性可与精心设计、成本高昂的 Si 基近红外光 电探测器性能相当,有望应用在大规模热光伏电池和低成本红外检测中。 相关研究成果发表在 Nanotechnology 上。科研人员采用的工艺十分简单,通 过使用标准的各向异性化学湿蚀刻法来实现 Si 基金字塔的构建;在其表面溅射一层Au薄膜;通过快速热退火法形成修饰的金纳米颗粒;在金字塔那面通过磁控溅 射沉积 ITO 薄膜,在另一面通过热蒸发沉积铝膜作为背电极;样品通过铟锡焊接到芯片载体上,完成探测器的制作(图1,2)。他们发现,金字塔表面增强了入 射光子与 Au 纳米颗粒之间的耦合效应, 因为金字塔表面减少了背反射光并使光子在 Au 纳米颗粒内部多次反射,增加了入射光走的距离,Au 纳米粒子的引入还使 得器件的局部电磁场产生了增强,从而使光子可以被显著吸收,提高了光电转换量子效率。                       
        研究人员采用了Au纳米颗粒-介质-金反射镜的结 构,充分利用无序金属纳米颗粒的宽带高光学吸收和 Au/TiO2/Si 组成的全向肖特基结,在光学与电学两个方面同时入手提高光电转换的内外量子效率。这种密集的随机热点(hot spot)分布提升了光吸收与热电子发射的效率,光电响应度是目前最高结果之一,硅光电响应截止波长扩展到近2um,展示了有 效的近红外硅基光电应用。此外,通过时间分辨的IV正反偏压测试分析,他们剖析了光热电过程中热电子光电效应和光热效应的关系,揭开了前人工作中忽视的热 电子光发射过程寄生的光热效应,为表面等离激元增强的热电子发射在光电转换、光催化、光传感应用提供了重要的依据和参考。相关结果发表在 Laser & Photonics Reviews 上。                       
        该工作得到国家自然科学基金委和中科院的支持。                       
        图1 Au纳米颗粒装饰的Si金字塔制造工艺的示意图和实验结果SEM图(来源于Nanotechnology);图2 Au纳米颗粒-介质-金反射镜结构的硅基热电子光探测器,能带结构、光学表征和实验SEM图 (来源于Laser & Photonics Reviews);图3 光电测试分析结果 (来源于Laser & Photonics Reviews)                      

    
发表评论  
姓名: 匿名
主题:
请点击查看全部评论!  注册新用户
  产经透视
 
·美军订购价值5亿美元的地狱火Ⅱ激光制导导弹
·DRS公司从美军获得总价值3.44亿美元的激光指示...
·中国航天科工第一支创业板公司锐科激光成功上...
·一种用于红外化学成像的新型激光源:有望助力...
 
  产业资讯
 
·日本火星卫星探测(MMX)任务及其有效载荷
·下一代光电跟踪传感器有助于避免友方的开火目...
·美国防部将大力发展激光等定向能武器和天基拦...
·美空军研究实验室授予雷神公司先进红外焦平面...
 
   
  技术动态
 
·“超分辨光刻装备项目”通过国家验收 可加工 ...
·中科院光电所在弱小目标跟踪测量研究上取得进...
·美国完成随机晶体管激光器首次演示
·美国海军制备出六方氮化硼/二硒化钼-二硒化钨...
 
  技术专题
 
·原子射流:第一个极紫外光聚焦透镜
·世界上最小的光学陀螺仪
·共价改性二维砷在光电领域具有良好的发展前景...
·旋转的光:世界上最小的光学陀螺仪
 
 
首页 激光与红外杂志 产业报道 光电技术 企业展台 产品展示 供求市场 展会专题 最新公告 关于我们
您是 位访问者