信息学院陈佰乐团队实现了室温工作超宽光谱光电探测器

近日，信息学院后摩尔器件与集成系统中心陈佰乐团队首次利用单个光电探测器，在室温下实现了从紫外、可见光、近红外到延长短波红外的超宽光谱响应。相关成果以“InP-Based Broadband Photodetectors With InGaAs/GaAsSb Type-II Superlattice”为题在半导体器件领域国际知名期刊IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS发表。

由于不同气体具有不同吸收特征峰，从紫外到红外的全光谱探测有助于实现多种气体的检测。目前全光谱探测技术通常利用多个分立的不同波段探测器，系统相对复杂，实现高性能超宽光谱光电探测器将极大地简化探测系统。目前报导的宽光谱探测器往往性能较差，暗电流高，响应光谱鲜有跨越多个波段。

为了实现具有更宽的光谱响应，更低暗电流，室温工作的全光谱探测器，研究团队经过探索，成功实现InP基InGaAs和InGaAs/GaAsSb二类超晶格材料宽光谱探测器新方案，器件的探测波段在长波方向可到延长短波红外。此外，还在50nm厚度的P区创新性地设计了AlAsSb电子阻挡层和InAlAs过渡层，将光电探测器的探测波段短波方向延伸至紫外波长。

图1.(a) 器件剖面结构与外延结构示意图 (b)器件能带结构图

实验测试结果表明，该器件在室温可实现从250纳米至2.5微米的探测范围，最高探测率达到6.45×10¹⁰ cm·Hz^1/2/W。与目前报道的其他探测器相比，该光电探测器具有更大的光谱响应范围，在全光谱检查等相关领域具有较大应用潜力。

图2. 本项工作器件的光谱探测范围与硅，InGaAs，锗，高铟组分铟镓砷探测器探测范围对比示意图

此项工作由上海科技大学、中国科学院上海微系统与信息技术研究所合作完成，上海科技大学为第一完成单位，信息学院2020级硕士生王景熠为论文第一作者，陈佰乐教授为通讯作者，器件加工在上海科技大学量子器件中心完成。

论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/9741712