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  紫外探测器在空间天文望远镜、军事导弹预警、非视距保密光通信、海上破雾引航、高压电晕监测、野外火灾遥感及生化检测等方面具有广泛的应用前景。近日,中科院合肥物质科学研究院固体物理研究所研究员李广海课题组在高性能紫外光探测薄膜器件研究方面取得进展。

  在实际应用时,由于自然环境的不确定性,待测目标的紫外光强度通常不高,环境中存在着大量对紫外光具有强吸收和散射能力的气体分子或尘埃,导致到达探测器可检测的紫外光信号非常弱。因此,提高紫外探测器对弱光的探测能力至关重要。

  然而,对于大部分半导体光导探测器而言,响应度高的器件常伴随着较高的暗电流;提高材料质量,减少缺陷,可降低器件暗电流,但响应度随之减小。因此,器件探测率难以提升,限制了光导探测器在弱紫外光检测方面的应用。针对上述问题,课题组的副研究员潘书生等在前期透明高阻薄膜的研究基础上,提出以中间带半导体为核心材料构筑紫外探测器的新方法。该探测器采用磁控反应溅射技术,并通过优化实验设计和参数,构筑出了基于中间带半导体薄膜的光导型紫外探测器件。

  探测器中间带具有高态密度,能够有效俘陷本征缺陷在导带上产生的电子,从而降低器件暗电流;同时中间带上储存的载流子能补充到价带上,并被光激发至导带贡献光电流,因此中间带半导体材料紫外探测器能够实现在降低暗电流的同时,保持器件较高的响应度。性能测试结果显示,光导探测器可检测极其微弱的紫外光(等效每秒300紫外光子),对较强的紫外光也可探测。

  该研究工作得到国家自然科学基金与合肥研究院固体所所长基金的支持,并申请国家发明专利2件。传统探测器可检测的紫外光信号非常弱,器件探测率难以提升,限制了光导探测器在弱紫外光检测方面的应用。新型光导探测器可检测极其微弱的紫外光,对较强的紫外光也可探测。

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