Ett internationellt team av forskare från Ryssland och Indien har skapat en smalbandig UV-fotodetektor baserad på indiumoxid-nanokristaller inbäddade i en tunn film av aluminiumoxid

Halvledarkvantprickar (nanokristaller bara några nanometer i storlek) har lockat forskares uppmärksamhet på grund av de storleksberoende effekterna som bestämmer deras nya elektriska och optiska egenskaper. Genom att ändra storleken på sådana objekt, det är möjligt att justera våglängden för de utsläpp de absorberar, implementerar därmed selektiva fotodetektorer, inklusive UV -strålning.

Smalbandiga UV-fotodetektorer hittar tillämpning på många områden, i synnerhet inom biomedicin där de används för fluorescensdetektering eller UV -fototerapi. De material som vanligen används vid tillverkning av sådana fotomottagare är bredbandiga oxider och nitrider, som erbjuder ett större utbud av driftstemperaturer och transparens för synligt och solsken utöver en mindre storlek på enheten.

Indiumoxid (In2O3) är en genomskinlig bredbandig halvledaroxid med ett direktbandgap på cirka 3,6 eV och ett indirekt bandgap på ~ 2,5 eV. Det är välkänt att mycket känsliga UV -fotodetektorer kan skapas baserat på In2O3.

Enligt Alexey Mikhaylov, chef för laboratoriet vid UNN Research Institute of Physics and Technology, forskare tillsammans med sina indiska kollegor från Indian Institute of Technology Jodhpur och Indian Institute of Technology Ropar lyckades syntetisera In2O3 -nanokristaller i en aluminiumoxidfilm (Al2O3) på kisel genom att implantera indiumjoner.

Jonimplantation är en grundläggande metod inom modern elektronisk teknik, vilket gör det möjligt att styra storleken på inneslutningar så att de optiska egenskaperna hos fotodetektorn kan ställas in. Al2O3-matrisen som används för indiumoxid-nanokristaller erbjuder vissa fördelar jämfört med andra dielektriska material genom att detta bredbandsmaterial (8,9 eV) är transparent för ett brett spektrum av våglängder.

"Under vårt arbete, vi lyckades uppnå en signifikant minskning av den mörka strömmen (mer än två gånger jämfört med en liknande fotodetektor baserad på In2O3 nanotrådar). Genom att integrera In2O3-fasen i bredbandsmatrisen och på grund av dess låga mörka ström, den nya fotodetektorn visar rekordvärden för responsivitet och extern kvanteffektivitet, "Noterar Alexey Mikhaylov.

Känslighetsbandet i UV-området har en bredd på endast 60 nm och uppvisar ett högt UV-synligt avstötningsförhållande (upp till 8400). Denna fotodetektor är mycket lämplig för praktiska tillämpningar såsom smalbandsspektrumselektiva fotodetektorer. Enhetsdesignen baserad på jonsyntetiserade nanokristaller kan ge ett nytt tillvägagångssätt för att förverkliga en synlig-blind fotodetektor.