研究强调了光驱动鳍式场效应晶体管的潜力

  • 发布时间:2024-06-15 09:41:14 来源:
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导读 透视 探测器是透视 探测系统的核心部件,在夜视、遥感、健康监测等领域发挥着重要作用。在此背景下,利用成熟的硅工艺开发小型化、高集成度、

透视 探测器是透视 探测系统的核心部件,在夜视、遥感、健康监测等领域发挥着重要作用。在此背景下,利用成熟的硅工艺开发小型化、高集成度、低成本的透视 探测器成为重点研究方向。

然而,硅本征的较大带隙使得其无法探测波长超过1100nm的透视 光,这对硅基透视 探测技术的发展造成了障碍。

为解决这一问题,一种有效且有前景的策略是将硅与透视 敏感材料结合起来,构建混合光电探测器,从而扩大硅基器件的光谱响应范围。然而,在现有的光电二极管和场效应晶体管设计中,传统的二维平面结构限制了光载流子的传输效率和光电压的调制能力,从而影响器件性能。

因此,探索和设计新型器件架构以实现宽带光响应和提高灵敏度对于推进硅基透视 探测技术至关重要。

研究人员现在在《光电科学》上提出了一种光驱动鳍状场效应晶体管(photo-FinFET)。

光FinFET的设计灵感来源于经典的微电子器件设计FinFET,将光电压控制从二维平面扩展到三维空间,从而实现高灵敏度、宽带光响应的硅基透视 探测。

photo-FinFET 的结构设计有两个优点:(i) 它利用 PbS-Si 异质结耗尽通道,从而抑制暗电流。(ii) 在 PbS-Si 界面产生的光电压可以有效地调节通道,从而产生显著的透视 光响应。

实验结果表明,光鳍式场效应晶体管在室温下实现了从可见光(635nm)到短波透视 (2700nm)的宽光谱响应,响应速度快(150μs)。此外,低暗电流使光鳍式场效应晶体管在1550nm和2700nm光照下表现出的等效噪声功率分别为3.2×10 -12 W·Hz-1/2和2.3×10 -11 W·Hz -1/2。

透视 鳍栅的设计使得光FinFET不仅能够克服硅固有的光吸收限制,而且在室温下表现出低暗电流和宽带透视 光响应。

此外,原型器件的制作工艺与硅基CMOS技术兼容,为开发低成本、低功耗、高灵敏度的硅基透视 探测器提供了有希望的方法。

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