研究人员设计出新型自供电紫外光电探测器

紫外 （UV） 光检测可以彻底改变土木工程、军事国防、航空航天探索和医学研究等行业。电子产品的未来在很大程度上依赖于可以独立运行的节能设备，这使得光电紫外探测器的开发至关重要。这些探测器有两种主要类型：光电导和光伏，每种都有独特的优势和应用。

光电导探测器依赖于半导体在紫外光下电导率的变化，但它们需要外部电源，这限制了它们的实际应用。理想情况下，光伏探测器无需外部电源即可将光信号转换为电信号，但它们的光响应度也较低，因此仍然需要外部电源。此外，传统的固态紫外检测器制造复杂，不是很方便或成本效益。

已经开发出新的光电化学紫外光电探测器（PEC UV PD）装置，通过使用暴露于紫外线时产生电信号的化学反应来检测紫外光。但大多数只能检测到一种紫外线。

据Advanced Photonics Nexus报道，南京邮电大学（NJUPT）和南京大学的研究人员最近设计了一种PEC UV PD，可以使用由不同层组成的特殊类型的纳米结构来检测两种类型的紫外线。这种设计使探测器对环境的变化敏感，研究人员能够通过改变其表面来进一步提高探测器的性能。这种新设计为开发多功能光电器件提供了一种有前途的策略。

不同波长下p-AlGaN/n-GaN基PEC UV PD的工作原理图

研究小组使用层状氮化铝镓（p-AlGaN / GaN）纳米结构作为三电极系统中的电极来研究它如何检测光。他们发现，微小的半导体GaN纳米线对于控制电流的流动和反转光电流的方向以响应不同类型的光至关重要。他们发现纳米线在365-nm光下充当光吸收剂，同时在暴露于255-nm光时充当电子供体，这有助于调节不同波长的光响应性。

PEC UV PD设计通过使用分层AlGaN / GaN纳米线而不是裸AlGaN纳米线来区分不同的光波长，从而在两个不同的点实现光电流极性反转。这使得它对周围环境的变化高度敏感，允许通过光强度和外部偏置轻松调节光响应。此外，通过使用PEC PD在表面改性中加入铂，研究人员能够增强光响应，并在20nm光下实现255 ms的超快响应速度。

根据电子科学与工程教授，该工作的通讯作者之一Dunjun Chen的说法，“我们专注于GaN部分在该系统中的重要性，并展示了它如何影响系统传输能量的方式。Chen补充说：“这种自供电PEC光探测系统提供了一种了解AlGaN / GaN纳米线PEC系统中传输机制的新方法，这可能导致未来更先进的光电器件的发展。

这一突破突出了操纵纳米线结构和表面动力学以提高PEC PD多功能性能的潜力，并可能为可用于各种应用的更高效和更有效的设备铺平道路。

相关链接：https://phys.org/news/2023-04-self-powered-ultraviolet-photodetector.html