紫外 （UV） 光檢測可以徹底改變土木工程、軍事國防、航空航天探索和醫(yī)學(xué)研究等行業(yè)。電子產(chǎn)品的未來在很大程度上依賴于可以獨(dú)立運(yùn)行的節(jié)能設(shè)備，這使得光電紫外探測器的開發(fā)至關(guān)重要。這些探測器有兩種主要類型：光電導(dǎo)和光伏，每種都有獨(dú)特的優(yōu)勢和應(yīng)用。

光電導(dǎo)探測器依賴于半導(dǎo)體在紫外光下電導(dǎo)率的變化，但它們需要外部電源，這限制了它們的實(shí)際應(yīng)用。理想情況下，光伏探測器無需外部電源即可將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，但它們的光響應(yīng)度也較低，因此仍然需要外部電源。此外，傳統(tǒng)的固態(tài)紫外檢測器制造復(fù)雜，不是很方便或成本效益。

已經(jīng)開發(fā)出新的光電化學(xué)紫外光電探測器（PEC UV PD）裝置，通過使用暴露于紫外線時(shí)產(chǎn)生電信號(hào)的化學(xué)反應(yīng)來檢測紫外光。但大多數(shù)只能檢測到一種紫外線。

據(jù)Advanced Photonics Nexus報(bào)道，南京郵電大學(xué)（NJUPT）和南京大學(xué)的研究人員最近設(shè)計(jì)了一種PEC UV PD，可以使用由不同層組成的特殊類型的納米結(jié)構(gòu)來檢測兩種類型的紫外線。這種設(shè)計(jì)使探測器對(duì)環(huán)境的變化敏感，研究人員能夠通過改變其表面來進(jìn)一步提高探測器的性能。這種新設(shè)計(jì)為開發(fā)多功能光電器件提供了一種有前途的策略。

不同波長下p-AlGaN/n-GaN基PEC UV PD的工作原理圖

研究小組使用層狀氮化鋁鎵（p-AlGaN / GaN）納米結(jié)構(gòu)作為三電極系統(tǒng)中的電極來研究它如何檢測光。他們發(fā)現(xiàn)，微小的半導(dǎo)體GaN納米線對(duì)于控制電流的流動(dòng)和反轉(zhuǎn)光電流的方向以響應(yīng)不同類型的光至關(guān)重要。他們發(fā)現(xiàn)納米線在365-nm光下充當(dāng)光吸收劑，同時(shí)在暴露于255-nm光時(shí)充當(dāng)電子供體，這有助于調(diào)節(jié)不同波長的光響應(yīng)性。

PEC UV PD設(shè)計(jì)通過使用分層AlGaN / GaN納米線而不是裸AlGaN納米線來區(qū)分不同的光波長，從而在兩個(gè)不同的點(diǎn)實(shí)現(xiàn)光電流極性反轉(zhuǎn)。這使得它對(duì)周圍環(huán)境的變化高度敏感，允許通過光強(qiáng)度和外部偏置輕松調(diào)節(jié)光響應(yīng)。此外，通過使用PEC PD在表面改性中加入鉑，研究人員能夠增強(qiáng)光響應(yīng)，并在20nm光下實(shí)現(xiàn)255 ms的超快響應(yīng)速度。

根據(jù)電子科學(xué)與工程教授，該工作的通訊作者之一Dunjun Chen的說法，“我們專注于GaN部分在該系統(tǒng)中的重要性，并展示了它如何影響系統(tǒng)傳輸能量的方式。Chen補(bǔ)充說：“這種自供電PEC光探測系統(tǒng)提供了一種了解AlGaN / GaN納米線PEC系統(tǒng)中傳輸機(jī)制的新方法，這可能導(dǎo)致未來更先進(jìn)的光電器件的發(fā)展。

這一突破突出了操縱納米線結(jié)構(gòu)和表面動(dòng)力學(xué)以提高PEC PD多功能性能的潛力，并可能為可用于各種應(yīng)用的更高效和更有效的設(shè)備鋪平道路。

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