Réalisez le détecteur Diamond DUV

Le diamant, en tant que matériau avec une bande interdite ultra large, une conductivité thermique élevée, une inertie chimique, une isolation élevée et une résistance aux radiations, est considérée comme un matériau candidat idéal pour la fabrication de photodétecteurs DUV. Le développement de photodétecteurs à base de diamants a fait des progrès, mais la sensibilité et les performances globales doivent encore être encore améliorées pour répondre aux besoins des applications pratiques. Les chercheurs explorent l'effet synergique des états de surface et des défauts profonds pour atteindre des photodétecteurs DUV à ultra-gain de Gain qui fonctionnent à basse tension, afin de relever les défis de l'intégration à puce unique et de favoriser le développement de la technologie du détecteur DUV compatible avec les circuits intégrés.

 

Dans le domaine des semi-conducteurs à bande interdite ultra large, les chercheurs travaillent à développer des photodétecteurs en profondeur ultraviolette (DUV) avec un gain ultra-élevé, visant à atteindre des performances comparables aux tubes photomultipliles (PMT). Ces détecteurs sont cruciaux pour la détection et la communication aveugles dans la plage de longueurs d'onde des nanomètres 200-280, car ils peuvent fournir une sensibilité élevée, une forte vitesse, une sélectivité spectrale élevée, un rapport signal / bruit élevé et une stabilité élevée. Cependant, les détecteurs existants basés sur des semi-conducteurs à bande interdite ultra larges, tels que Algan et GA2O3, sont confrontés à des défis tels que une tension de fonctionnement élevée, une densité de défaut de réseau élevée, une ségrégation de phase et une sensibilité aux champs magnétiques, qui limitent leur développement ultérieur de performance.

 

L'équipe dirigée par Liao Meiyong du National Institute of Materials Science and Technology au Japon a démontré que l'effet synergique des états de surface et des défauts profonds sur les substrats de diamant monocristalline (SCD) de type IB peut atteindre des photodétecteurs DUV à gain ultra-élevé (PD) avec des tensions de fonctionnement faibles (<5V). The overall photoresponse of diamond DUV-PD, such as sensitivity, dark current, spectral selectivity, and response speed, can be easily customized by hydrogen or oxygen termination on the SCD substrate surface. Under 220 nm light, the DUV response rate and external quantum efficiency exceed 2.5 × 104 A/W and 1.4 × 107%, respectively, which is comparable to PMT. The DUV/visible light suppression ratio (R220 nm/R400 nm) is as high as 6.7 × 105. The depletion of two-dimensional hole gas by deep nitrogen defects provides low dark current, and the filling of ionized nitrogen under DUV irradiation generates a huge photocurrent. The synergistic effect of surface states and intrinsic depth defects has opened up the way for the development of DUV detectors compatible with integrated circuits.

 

Les réalisations connexes ont été publiées dans des matériaux fonctionnels avancés sous le titre "Effet synergique des états de surface et défauts profonds pour un photodétecteur ultra à ultra-violet profond avec un fonctionnement basse tension".