紫外光電探測器在導(dǎo)彈預(yù)警、火災(zāi)檢測、公共安全和環(huán)境檢測等領(lǐng)域具有廣泛的用途?；?a target="_blank">肖特基金屬接觸電極的MSM結(jié)構(gòu)紫外探測器由于制備工藝相對簡單、探測靈敏度較高等優(yōu)勢，獲得了廣泛的關(guān)注。在光照條件下，當(dāng)對MSM紫外探測器一側(cè)的金屬電極施加一定的偏壓時，兩側(cè)的金屬電極之間將會產(chǎn)生勢壘差，從而促進光生載流子的輸運與采集；然而如果想在零偏壓的狀態(tài)下實現(xiàn)光生載流子的輸運和采集，則需要通過調(diào)控兩個金屬肖特基電極之間的功函數(shù)差，從而可以在光吸收區(qū)域引起能帶的傾斜，促進載流子的輸運。

圖1 (a) 對比器件Device R的結(jié)構(gòu)圖，(b) 新器件Device N的結(jié)構(gòu)圖，(c) 所制備的GaN基MSM紫外探測器,（d）對比器件Device R在零偏壓下的能帶分布示意圖，(e) 新器件Device N在零偏壓下的能帶分布示意圖

天津賽米卡爾科技有限公司技術(shù)團隊通過仿真計算發(fā)現(xiàn)，針對GaN這種較為特殊的半導(dǎo)體材料，可以利用極化效應(yīng)調(diào)控MSM紫外探測器的兩側(cè)金屬電極的勢壘差，即利用GaN/AlGaN異質(zhì)結(jié)模擬金屬肖特基結(jié)，如圖1所示。根據(jù)圖1(b)中仿真設(shè)計的器件架構(gòu)，技術(shù)團隊制備了圖1(c)所示的GaN基紫外光電探測器，并測試了零偏壓下的響應(yīng)度，如圖2(a)所示；從該圖中可以觀測到采用了GaN/AlGaN異質(zhì)結(jié)的GaN基紫外探測器具有較為優(yōu)異的自驅(qū)動效應(yīng)和光電探測性能，即在0 V的驅(qū)動電壓下，Device N探測到了日盲波段的響應(yīng)度信號。圖2(b)和圖2(c)分別計算了兩個器件的能帶分布圖和水平方向的電場矢量分布圖，可以發(fā)現(xiàn)盡管兩個器件的外置電壓為零，但是Device N中的GaN/AlGaN異質(zhì)結(jié)依然可以產(chǎn)生較為顯著的電場強度和能帶傾斜，從而有效地促進了光生載流子在零偏壓狀態(tài)下的輸運和采集。

圖2 對比器件Device R和Device N在零偏壓狀態(tài)下的(a)響應(yīng)度、(b)能帶分布圖和(c)水平方向上的電場矢量分布圖

該研究成果發(fā)表在了Photonics Research上 (https://doi.org/10.1364/PRJ.418813)，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)申請了專利(CN202010424746.0)。

fqj