Fotodetector de infrarrojo cercano de heterounión vertical Mg2Si/Si

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales; Ingeniería Eléctrica; Optoelectrónica

Sus antecedentes:

• El siliciuro de magnesio (Mg2Si) es un semiconductor de banda estrecha adecuado para la recolección de luz infrarroja cercana (NIR).; Los fotodetectores existentes basados en Mg2Si sobre silicio tienen una respuesta limitada más allá de los 1100 nm.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un fotodetector (PD) de heterounión vertical Mg2Si/Si de alto rendimiento para mejorar la detección NIR.; Investigar las características de rendimiento de un dispositivo de heterounión ITO/Mg2Si/Si.

Principales métodos:

• Se utilizó un marco de simulación conjunta que combina modelos ópticos de Dominio de Tiempo de Diferencia Finita (FDTD) y modelos eléctricos CHARGE.; Se fabricó y caracterizó un dispositivo de heterounión ITO/Mg2Si/Si.; Se realizó la caracterización fotoeléctrica a 1064 nm y 1310 nm.

Principales resultados:

• La estructura de heterounión exhibió una fuerte rectificación, reduciendo significativamente la corriente oscura.; Se logró una responsividad (R) de ≈230 mA/W a 1064 nm bajo polarización cero.; Se observó un rendimiento óptimo de autoalimentación a 1310 nm con R ≈ 1,2 mA/W, detectividad específica (D*) ≈ 1 × 10^9 Jones, tiempo de respuesta de 73,5 μs y ancho de banda de 3 dB de ≈3,1 kHz.

Conclusiones:

• El PD de heterounión vertical Mg2Si/Si muestra un potencial significativo para aplicaciones NIR de baja potencia.; Se demostró con éxito una prueba de concepto de sistema de comunicación óptica utilizando el PD desarrollado.; El dispositivo ofrece capacidades mejoradas de detección NIR más allá de los límites convencionales.