科技资讯 2023-04-19 19:09

紫外线(UV)光检测可以彻底改变土木工程、军事国防、航空航天探索和医学研究等行业。电子学的未来在很大程度上依赖于能够独立工作的节能设备,这使得光电紫外探测器的发展至关重要。这些探测器主要有两种类型:光导和光伏,每一种都有独特的优点和应用。

光导探测器依赖于紫外光下半导体电导率的变化,但它们需要外部电源,这限制了它们的实际应用。光伏探测器理想地将光信号转换为电信号而不需要外部电源,但其光响应性也较低,因此仍然需要外部电源。此外,传统的固态紫外探测器制作复杂,不太方便或成本效益高。新型光电化学紫外探测器(PEC UV PD)是一种利用暴露在紫外光下产生电信号的化学反应来检测紫外光的器件。但大多数只能探测到一种紫外线。

据《先进光子学Nexus》报道,南京邮电大学(NJUPT)和南京大学的研究人员最近设计了一种PEC UV PD,该PD可以通过使用由不同层组成的特殊纳米结构来检测两种类型的紫外线。这种设计使探测器对环境变化非常敏感,研究人员能够通过修改探测器表面进一步增强探测器的性能。这种新设计为开发多功能光电器件提供了一种有前途的策略。

研究小组使用层状氮化铝镓(p-AlGaN/GaN)纳米结构作为三电极系统中的电极来研究它如何探测光。他们发现,微小的半导体GaN纳米线在控制电流流动和根据不同类型的光逆转光电流方向方面至关重要。他们发现,纳米线在365纳米光下充当光吸收剂,同时在255纳米光下充当电子供体,这有助于调节不同波长的光响应性。

PEC UV PD设计能够通过使用分层AlGaN/GaN纳米线而不是裸露的AlGaN纳米线来区分不同的光波长,从而在两个不同的点实现光电流极性反转。这使得它对周围环境的变化高度敏感,允许通过光强度和外部偏差轻松调节光响应。此外,通过在PEC PD的表面修饰中加入铂,研究人员能够增强光响应,并在255nm光下实现20 ms的超快响应速度。

电子科学与工程教授、该研究的通讯作者之一陈敦军(Dunjun Chen)表示:“我们关注了GaN部分在该系统中的重要性,并展示了它如何影响系统传输能量的方式。”Chen补充说:“这种自供电的PEC光探测系统为理解AlGaN/GaN纳米线PEC系统中的传输机制提供了一种新方法,这可能导致未来更先进的光电器件的发展。”

这一突破突出了操纵纳米线结构和表面动力学以提高PEC pd多功能性能的潜力,并可能为可用于各种应用的更高效和更有效的设备铺平道路。