基于在Au/Si微孔阵列中激发热电子的近红外探测
Zhifang Zhang1, Jia Yan1, Jie You2
1State Key Laboratory of Surface Physics and Department of Physics, Fudan University, Shanghai 200438, People's Republic of China.
Nanotechnology
|July 11, 2024
概括
研究人员开发了一种新的微孔阵列,涂上金色,用于增强近红外光检测. 这种设计改善了光吸收和电子注入,提高了红外应用的探测器效率.
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:
- 的带隙限制了它的红外探测到1100nm.
- 使用Au/Si连接的Schottky探测器通过内部光发射 (IPE) 提供延长波长吸收.
- 当前的Au/Si Schottky探测器由于光吸收和电子注入差,效率低.
研究的目的:
- 为了提高基于的光探测器的近红外 (NIR) 检测效率.
- 研究微结构和金纳米颗粒的协同效应,以增强光捕捉和等离子体吸收.
- 为了制造和描述一个大面积的周期性Si微孔阵列涂有黄金,用于基于热电子的NIR光检测.
主要方法:
- 使用聚烯微球光刻和干蚀刻制造周期性Si微孔阵列.
- 通过真空热沉积沉积薄金膜的沉积.
- 在前后照明下进行光学测量 (反射率,吸收率,响应率).
- 三维有限差时域 (3D-FDTD) 模拟来分析电场分布.
主要成果:
- 涂层Si微孔阵列显示低反射率和高吸收 (~85%) 从900-2500nm.
- 检测响应率在1200 nm时达到17.1 mA/W,在1310 nm时达到7.0 mA/W (正面照明).
- 在背光照明下,响应率在1310nm时显著增加到35.9mA/W.
- FDTD模拟显示,背光增强了热电子注入到中的效果.
结论:
- 微结构和黄金膜的协同组合有效地增强了光吸收和热电子生成,用于NIR光检测.
- 对于热电子注射,背面照明优越,导致Au/Si Schottky探测器的响应性更高.
- 这种方法显示出开发高效,与相容的NIR光探测器的希望,用于实际应用.
