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南京郵電大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在用于低功率光通信的GaN/CuI異質(zhì)結(jié)構(gòu)紫外光伏探測(cè)器取得進(jìn)展

日期:2025-01-02 閱讀:331
核心提示:一、 研究背景紫外光探測(cè)器(UVPD)因其能夠?qū)⒆贤猓║V)光信號(hào)轉(zhuǎn)換為可檢測(cè)的電信號(hào),在生物醫(yī)學(xué)測(cè)試、導(dǎo)彈預(yù)警、空間探索、火

 一、 研究背景 

紫外光探測(cè)器(UVPD)因其能夠?qū)⒆贤猓║V)光信號(hào)轉(zhuǎn)換為可檢測(cè)的電信號(hào),在生物醫(yī)學(xué)測(cè)試、導(dǎo)彈預(yù)警、空間探索、火焰檢測(cè)和安全通信等多個(gè)領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。特別是在光通信系統(tǒng)中,UVPD作為光學(xué)接收器,能夠增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力、實(shí)現(xiàn)非視距通信和防止信號(hào)截獲。因此,高性能UVPD的開(kāi)發(fā)對(duì)于紫外通信技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要。研究者們已經(jīng)探索了多種寬帶隙半導(dǎo)體材料,包括GaN、Ga2O3、ZnO、TiO2和SiC,用于UVPD的制造,這些材料因其特定的響應(yīng)波帶、高光電轉(zhuǎn)換效率和高靈敏度而受到青睞。此外,金屬-半導(dǎo)體-金屬(MSM)、肖特基結(jié)和異質(zhì)結(jié)等器件配置也被廣泛研究并應(yīng)用于紫外光通信系統(tǒng)。本文中,研究者們構(gòu)建了一種基于GaN/CuI異質(zhì)結(jié)的自供能UVPD。 

二、 研究進(jìn)展 

南京郵電大學(xué)唐為華團(tuán)隊(duì)通過(guò)旋涂法構(gòu)建了一種平面結(jié)構(gòu)的GaN/CuI異質(zhì)結(jié)紫外光電探測(cè)器(UVPD),以自供能方式工作。設(shè)計(jì)的GaN/CuI光電探測(cè)器能夠精確檢測(cè)UVA和UVC波段的光。在365 nm UVA光照射下,我們的光電探測(cè)器設(shè)備展現(xiàn)出了良好的自供能光響應(yīng)特性,具有1.3 × 10^3的光-暗電流比(PDCR)、228 mA/W的響應(yīng)度和4.3 × 10^13 Jones的特定探測(cè)度,在零偏壓下。即使在空氣中放置五個(gè)月而沒(méi)有包裝的情況下,光電電流在連續(xù)可靠性測(cè)試中幾乎沒(méi)有退化。作為光信號(hào)接收器,GaN/CuI異質(zhì)結(jié)UVPD在自制光通信系統(tǒng)中解碼了“GOOD”的二進(jìn)制消息。 

三、 圖文簡(jiǎn)介

 

 圖1 GaN和CuI薄膜的晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌及光學(xué)特性分析

 

 圖2 GaN/CuI異質(zhì)結(jié)紫外光電探測(cè)器的電學(xué)特性及光電效應(yīng)分析

 

 圖3  GaN/CuI異質(zhì)結(jié)紫外光電探測(cè)器的瞬態(tài)響應(yīng)特性

 

 圖4 GaN/CuI異質(zhì)結(jié)紫外光電探測(cè)器的光響應(yīng)性能及能帶結(jié)構(gòu)分析

 

 圖5 GaN/CuI異質(zhì)結(jié)紫外光電探測(cè)器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性及光通信應(yīng)用演示 

四、 閱讀啟發(fā) 

本研究通過(guò)旋涂法成功構(gòu)建了基于GaN/CuI異質(zhì)結(jié)的自供能紫外光電探測(cè)器,展現(xiàn)了優(yōu)異的光電檢測(cè)性能和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。這一成果為低功耗光通信技術(shù)提供了新的可能性。未來(lái)研究可以進(jìn)一步優(yōu)化材料組合和器件結(jié)構(gòu),以實(shí)現(xiàn)更高效的光電轉(zhuǎn)換和更廣泛的波長(zhǎng)響應(yīng),推動(dòng)節(jié)能無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展。 

原文鏈接:https://doi.org/10.1364/OL.538422

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