UV smalbånds fotodetektor baseret på indiumoxid nanokrystaller

Et internationalt hold af forskere fra Rusland og Indien har skabt en smalbåndet UV-fotodetektor baseret på indiumoxid-nanokrystaller indlejret i en tynd film af aluminiumoxid

Halvlederkvantumpunkter (nanokrystaller kun få nanometer i størrelse) har tiltrukket forskernes opmærksomhed på grund af de størrelsesafhængige effekter, der bestemmer deres nye elektriske og optiske egenskaber. Ved at ændre størrelsen af ​​sådanne objekter, det er muligt at justere bølgelængden af ​​den emission, de absorberer, dermed implementere selektive fotodetektorer, herunder UV -stråling.

Smalbåndede UV-fotodetektorer finder anvendelse på mange områder, især inden for biomedicin, hvor de bruges til fluorescensdetektering eller UV -fototerapi. De materialer, der almindeligvis anvendes til fremstilling af sådanne fotomodtagere, er oxider og nitrider med brede bånd, som tilbyder et større interval af driftstemperaturer og gennemsigtighed for synligt lys og sollys ud over en mindre størrelse af enheden.

Indiumoxid (In2O3) er et transparent halvlederoxid med bred båndgab med et direkte båndgab på omkring 3,6 eV og et indirekte båndgab på ~ 2,5 eV. Det er velkendt, at meget følsomme UV-fotodetektorer kan skabes baseret på In2O3.

Ifølge Alexey Mikhaylov, leder af laboratoriet ved UNN Research Institute of Physics and Technology, forskere sammen med deres indiske kolleger fra Indian Institute of Technology Jodhpur og Indian Institute of Technology Ropar formåede at syntetisere In2O3 nanokrystaller i en aluminiumoxid (Al2O3) film på silicium ved at implantere indiumioner.

Ionimplantation er en grundlæggende metode i moderne elektronisk teknologi, hvilket gør det muligt at kontrollere størrelsen af ​​indeslutninger, hvilket gør det muligt at indstille fotodetektorens optiske egenskaber. Al2O3-matrixen, der bruges til indiumoxid-nanokrystaller, giver nogle fordele i forhold til andre dielektrika, idet dette materiale med bred båndgab (8,9 eV) er transparent for en lang række bølgelængder.

"I processen med vores arbejde, det lykkedes os at opnå en betydelig reduktion af den mørke strøm (mere end to gange sammenlignet med en lignende fotodetektor baseret på In2O3 nanotråde). Ved at integrere In2O3-fasen i bredbåndsmatrixen og på grund af dens lave mørkestrøm, den nye fotodetektor viser rekordværdier for responsiviteten og ekstern kvanteeffektivitet, " bemærker Alexey Mikhaylov.

Følsomhedsbåndet i UV-området har en bredde på kun 60 nm og viser et højt UV-synligt afvisningsforhold (op til 8400). Denne fotodetektor er særdeles velegnet til praktiske anvendelser såsom smalbåndsspektrum-selektive fotodetektorer. Enhedsdesignet baseret på ionsyntetiserede nanokrystaller kunne give en ny tilgang til at realisere en synlig-blind fotodetektor.