Schematisk representation av fotodetektorn med Ga2O3 nanokristaller inkapslade i Al2O3-matris (a), TEM-bild av den implanterade Al2O3-filmen som innehåller Ga2O3-nanokristaller (b), och responsivitetsspektra för fotodetektorer mätta vid olika spänningar (c). Kredit:Lobachevsky University
Forskare vid Lobachevsky-universitetet har arbetat i flera år med att utveckla solblinda fotodetektorer som arbetar i UV-spektralbandet. Inom området för elektronisk teknik, detta är en viktig uppgift, eftersom sådana anordningar stänger av emission med en våglängd högre än 280 nm, som hjälper till att undvika störningar från solljus och att registrera UV-strålning under dagsljus.
"På grund av deras höga känslighet för djup UV-strålning och okänslighet för solljus, solblinda fotodetektorer tillhandahåller ett brett utbud av viktiga applikationer, inklusive upptäckt av ozonskador, jetmotorövervakning och flamdetektering, " säger Alexey Mikhaylov, chef för laboratoriet vid UNN Physics and Technology Research Institute.
De huvudsakliga materialen för att skapa solblinda fotodetektorer är halvledare med breda gap. Nizhny Novgorod forskare, tillsammans med indiska kollegor, överväga Ga 2 O 3 att vara en lovande halvledare med ett bandgap på 4,4-4,9 eV, som skär av emission med våglängder högre än 260-280 nm, och är kapabel att detektera emission i det djupa ultravioletta området.
De befintliga metoderna för Ga 2 O 3 syntesen är ganska komplicerad och oförenlig med konventionell kiselteknik. Dessutom, de skikt som erhålls med sådana metoder har ofta många defekter. Syntesen av Ga 2 O 3 nanokristaller med hjälp av jonimplantation, den grundläggande tekniken för modern elektronik, öppnar nya möjligheter för att skapa solblinda fotodetektorer.
Det spektrala beroendet av fotorespons för denna fotodetektor visar utmärkta solblinda ultravioletta egenskaper i våglängdsområdet 250-270 nm, den har också en hög responsivitet på 50 mA/μW. Fotodetektorns mörkström är ganska låg och uppgår till 0,168 mA.
Processen att skapa en sådan detektor involverar syntesen av Ga 2 O 3 nanokristaller i en Al2O3-film på kisel genom jonimplantation. Detektorn som erhålls med denna metod har realiserats av forskarna för första gången i världen.
Således, det gemensamma arbetet av det internationella teamet av forskare från Lobachevsky University, Indian Institute of Technology Jodhpur och Indian Institute of Technology Ropar har visat möjligheten att tillverka fotodetektorer som stänger av solstrålning (solblinda fotodetektorer) som kan arbeta i det djupa ultravioletta området och som har egenskaper som inte är sämre än de befintliga analoger." Genom att producera sådana fotodetektorer med hjälp av jonimplantation, det kommer att vara möjligt att använda den befintliga kiseltekniken och att anpassa dem till tillverkningen av nya generationens enheter, avslutar Alexey Mikhaylov.
