InAs纳米线阵列用于室温超宽带红外光检测
Ziyuan Li1,2,3, Zahra Azimi1,2, Zhe Li1
1Department of Electronic Materials Engineering, Research School of Physics, The Australian National University, Canberra, ACT 2600, Australia. jenny.wongleung@anu.edu.au.
Nanoscale
|May 30, 2023
概括
工程化化 (InAs) 纳米线阵列使近红外到中波红外光的有效检测成为可能. 这一突破克服了以前的局限性,为先进的红外光探测器铺平了道路.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 光电学是指光电子产品.
背景情况:
- 检测短波红外 (SWIR) 和中波红外 (MWIR) 光对于夜视和遥感等应用至关重要.
- 化 (InAs) 为近红外 (NIR) 到MWIR检测提供了合适的带间隙,但高暗电流需要低温操作,限制了实际使用.
- 现有的InAs光探测器在实现宽光谱响应和高效的室温操作方面面临着挑战.
研究的目的:
- 设计InAs纳米线阵列,在NIR,SWIR和MWIR频谱中进行高效的光检测.
- 为了实现超宽的室温光响应,而不需要冷冷却.
- 为了提高红外传感能力的响应和检测能力.
主要方法:
- 利用选择性区域金属有机蒸气相表层 (MOVPE) 来生长InAs纳米线阵列.
- 优化生长温度和V/III比率,以实现基于石 (WZ) 的高密度InAs纳米线 (WZ密度≤67%).
- 制造的光电探测器利用在n型InAs纳米线和p型InAs基板之间形成的p-n连接.
主要成果:
- 在零偏差下,从500nm到3500nm实现了超宽的室温光响应.
- 证明高峰响应率 (0.44 A/W) 和探测能力 (1.25 × 10^10 cm√Hz/W) 在 1600 nm 低偏差 (-0.1 V) 和 150 K 时.
- 在纳米线中观察到显著的光捕获效应,导致反射减少和吸收增加,直到InAs带隙边缘.
结论:
- 工程InAs纳米线阵列为高性能,超宽带红外光探测器提供了一个有前途的平台.
- 优化的纳米线结构和p-n连接允许在NIR,SWIR和MWIR波长中高效的室温操作.
- 这一进步可能会对需要敏感红外探测的应用产生重大影响,例如先进的成像和传感系统.
