Figura 1 Diagrama de proceso de fabricación de pirámides decorativas de Si de nanopartículas de Au y resultados experimentales Gráfico de SEM
Fig.2 Fotodetector termoelectrónico basado en silicio con estructura espejo de nanopartículas-medio-oro Au, estructura de banda energética, caracterización óptica y SEM experimental
Figura 3 resultados del análisis de prueba fotoeléctrica
Infrarrojo cercano fotodetector importante para las aplicaciones de espectroscopia, la vigilancia nocturna, que guían las comunicaciones por infrarrojos, ópticos, etc. En los últimos años, el desarrollo de un dispositivo optoelectrónico basado en tecnología CMOS-Si se utiliza ampliamente, ya que el Si mismo gran banda prohibida, Común de Si El fotodetector de base generalmente no puede trabajar eficazmente en regiones espectrales del infrarrojo cercano por encima de 1200 nm.
Para resolver este problema, los científicos se depositan sobre la superficie de la capa de Si de un material de película delgada de metal para formar un metal - uniones Schottky semiconductor entre, la energía del fotón de metal electrón libre absorbida puede pasar a través de la barrera de Schottky, y en el material de Si En este mecanismo de respuesta fotoeléctrica, la estructura metálica del dispositivo cerca del rendimiento de detección de infrarrojos es mayor (AMR), resonancia de plasmón de superficie local (LSPR) y resonancia resonante, etc., como nanoestructuras, nanocables, rejillas y otras nanoestructuras metálicas. Sin embargo, la eficiencia cuántica de estas estructuras es todavía baja, y estas finas nanoestructuras regulares aumentan la complejidad y el costo de producción del proceso de producción, lo que hace imposible lograr una fabricación a gran escala y de bajo costo.
Recientemente, Suzhou Instituto de nano-tecnología y Nano-biónica, Academia China de profesor Chen Qin Tarea Conjunta Universidad Fuerza Sudeste Wang Qilong, la serie ha avanzado en fotodetectores de infrarrojos aspectos térmicos electrónicos basados en silicio rentables. Los investigadores propuso la modificación de nanopartículas de oro estructura piramidal de Si el programa, los experimentos muestran que de estos dispositivos que se pueden preparar con bien diseñado, basado-Si caro, se espera que el infrarrojo cercano fotodetectores considerable de rendimiento para usar en las células fotovoltaicas a gran escala y de detección de infrarrojo térmico en bajo costo. resultados de investigación publicados En Nanotecnología, la tecnología utilizada por los investigadores es muy simple, mediante el uso del método de grabado químico anisotrópico estándar húmedo para lograr la construcción de la pirámide basada en Si, en su superficie bombardeando una película Au, mediante un rápido método de recocido térmico para formar oro modificado Las muestras fueron depositadas en el portador de chips por indio estaño para completar la preparación del detector (Fig. 1, 2). La superficie de la muestra fue depositada en el portador de chips por magnetrón que chisporroteaba en la pirámide. Descubrieron que la superficie de la pirámide realza el efecto de acoplamiento entre los fotones incidentes y las nanopartículas de Au, La reducción de la superficie de la pirámide de la parte posterior refleja la luz reflejada en el interior de las múltiples fotones y Au nanopartícula, aumentando la distancia de la luz incidente de distancia, también se introduce en el Au nanopartícula de manera que el dispositivo generador de campo electromagnético local, se mejora, por lo que el fotón puede ser absorbido significativamente , Mejora de la eficiencia cuántica de conversión fotoeléctrica.
Los investigadores utilizaron la estructura del reflector de nanopartículas de oro medio Au para aprovechar al máximo la absorción óptica de banda ancha de las nanopartículas metálicas desordenadas y la unión Schottky omnidireccional compuesta por Au / TiO2 / Si. Tanto en aspectos ópticos como eléctricos Este tipo de distribución intensiva de puntos calientes aumenta la eficiencia de la absorción de la luz y la emisión de electrones térmicos. La capacidad de respuesta optoelectrónica es uno de los más altos en este momento y la longitud de onda de corte de la respuesta fotoeléctrica se extiende hasta cerca 2um, que muestra las aplicaciones optoelectrónicas efectivas basadas en silicio cercano al infrarrojo. Además, a través del análisis de prueba de sesgo positivo y negativo IV resuelto en el tiempo, analizaron el proceso termoeléctrico del efecto fotoeléctrico termoeléctrico y la relación entre el efecto fototérmico, abrieron el trabajo anterior Los efectos térmicos y térmicos del proceso de emisión de luz termonuclear desatendida proporcionan una base importante y una referencia para la conversión fotoeléctrica, las aplicaciones de detección fotocatalítica y óptica para la emisión de electrones térmica superficial plasmónica mejorada. Resultados relacionados publicados en Laser & Photonics Reviews Encendido
El trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China y la Academia de Ciencias de China.
