研究人员设计了新的自供电的紫外线光检测器
发布时间：2023-04-19 08:00:00 阅读数： 157
基于p-AlGaN/n-GaN的PEC紫外PD在不同波长下的工作图、工作机制和光电流信号。资料来源：Wang等人 / NJUPT
紫外线（UV）光检测可以彻底改变土木工程、军事防御、航空航天探索和医学研究等行业。电子产品的未来在很大程度上依赖于能够独立运作的高能效设备，这使得光电式紫外线检测器的发展至关重要。这些探测器有两种主要类型：光电导和光电，每种都有独特的优势和应用。
光电探测器依靠紫外线下半导体的导电性变化，但它们需要一个外部电源，这限制了它们的实际应用。光电探测器理想地将光信号转换成电信号，而不需要外部电源，但它们的光辐射率也很低，所以仍然需要外部电源。此外，传统的固态紫外线检测器制作复杂，而且不是很方便，也没有成本效益。
新的光电化学紫外光检测器（PEC UV PD）装置已经被开发出来，通过使用化学反应在暴露于紫外光时产生电信号来检测紫外光。但大多数只能检测一种类型的紫外光。
正如Advanced Photonics Nexus杂志所报道的，来自南京邮电大学（NJUPT）和南京大学的研究人员最近设计了一种PEC UV PD，通过使用一种由不同层组成的特殊类型的纳米结构，可以检测两种类型的紫外线。这种设计使探测器对环境的变化很敏感，而且研究人员能够通过修改其表面来进一步提高探测器的性能。这种新的设计为开发多功能的光电设备提供了一种有希望的策略。
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，研究其如何检测光线。他们发现，微小的半导体氮化镓纳米线对于控制电流的流动和响应不同类型的光而扭转光电流的方向至关重要。他们发现，纳米线在365纳米的光线下充当光吸收器，而在255纳米的光线下也充当电子捐赠者，这有助于在不同的波长下调节光辐射率。
PEC紫外光PD设计通过使用分层的AlGaN/GaN纳米线而不是裸露的AlGaN纳米线，能够区分不同的光波长，在两个不同点上实现光电流极性逆转。这使得它对周围环境的变化高度敏感，可以通过光强度和外部偏压轻松调节光反应。此外，通过在表面修饰中加入铂金与PEC PD，研究人员能够增强光反应，并在255纳米光下实现20毫秒的超快响应速度。
据电子科学与工程系教授、该工作的通讯作者之一陈敦俊说："我们专注于该系统中GaN段的重要性，并展示了它是如何影响该系统的能量传输方式的"。陈补充说："这个自供电的PEC光电检测系统为了解AlGaN/GaN纳米线PEC系统中的传输机制提供了一种新的方法，这可能导致未来开发出更先进的光电设备"。
这一突破突出了操纵纳米线结构和表面动力学以改善PEC PD的多功能性能的潜力，并可能为可用于各种应用的更高效和有效的设备铺平道路。
