Realice el detector Diamond DUV

El diamante, como material con banda de banda ultra ancha, alta conductividad térmica, inercia química, alta aislamiento y resistencia a la radiación, se considera un material candidato ideal para la fabricación de fotodetectores de DUV. El desarrollo de fotodetectores basados ​​en diamantes ha progresado en cierto lugar, pero la sensibilidad y el rendimiento general aún deben mejorarse aún más para satisfacer las necesidades de las aplicaciones prácticas. Los investigadores están explorando el efecto sinérgico de los estados de superficie y los defectos profundos para lograr fotodetectores de DUV de ultra alta ganancia que funcionen a bajos voltajes, para abordar los desafíos de la integración de un solo chip y promover el desarrollo de la tecnología de detectores de DUV compatible con circuitos integrados.

 

En el campo de los semiconductores de banda ultra ancho, los investigadores están trabajando para desarrollar fotodetectores ultravioleta profundos (DUV) con ganancia ultra alta, con el objetivo de lograr un rendimiento comparable a los tubos de fotomultiplicadores (PMT). Estos detectores son cruciales para la detección y la comunicación ciegas en el rango de longitud de onda de 200-280 nanómetros, ya que pueden proporcionar alta sensibilidad, alta velocidad, alta selectividad espectral, alta relación señal / ruido y alta estabilidad. Sin embargo, los detectores existentes basados ​​en semiconductores de banda ultra ancho, como Algan y Ga2O3, enfrentan desafíos como el alto voltaje de funcionamiento, la alta densidad de defectos de la red, la segregación de fase y la sensibilidad a los campos magnéticos, que limitan su mayor desarrollo en el rendimiento.

 

El equipo dirigido por Liao Meiyong del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de los Materiales en Japón ha demostrado que el efecto sinérgico de los estados de superficie y los defectos profundos en los sustratos de diamantes de cristal único (SCD) de tipo IB puede lograr fotodetectores DUV (PD) de ultral alta ganancia (PD) con bajos voltajes de funcionamiento (<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.

 

Los logros relacionados se publicaron en materiales funcionales avanzados bajo el título "Efecto sinérgico de los estados de superficie y defectos profundos para un fotodetector ultra violeta profundo de ultra alta ganancia con operación de bajo voltaje".