| cyqdesign |
2021-09-15 16:51 |
科學(xué)家獲得光控增強(qiáng)和熱電子光電流快速穩(wěn)定的Au/TiO2全光輸入晶體管
近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所科研人員在可見-近紅外光電探測研究方面取得進(jìn)展，獲得了光控增強(qiáng)和熱電子光電流快速穩(wěn)定的Au/TiO2全光輸入晶體管。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Journal of Physical and Chemistry C上。 g4NxNjM;
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前期，固體所科研人員提出了一種新型的晶體管——多孔的Ag/TiO2全光輸入晶體管。與傳統(tǒng)的光電晶體管利用電驅(qū)動來控制光電流不同，該晶體管采用一束紫外光來調(diào)控由近紅外光照射而激發(fā)的熱電子光電流。通過控制紫外光的功率密度，使近紅外光產(chǎn)生的電信號提高數(shù)倍至百倍。但當(dāng)紫外光打開或關(guān)閉時(shí)，晶體管的光電流增強(qiáng)和恢復(fù)過程極其緩慢，需要近十分鐘才能穩(wěn)定，且晶體管的制造工藝復(fù)雜、重復(fù)性差，限制了全光輸入晶體管的應(yīng)用。 j@JhxCe1+R
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基于此，團(tuán)隊(duì)科研人員采用簡單的溶膠凝膠法制備了致密的TiO2薄膜并構(gòu)筑了Au/TiO2全光輸入晶體管。該晶體管引入紫外光PG來調(diào)節(jié)近紅外光PS激發(fā)的熱電子光電流。通過采用不同功率密度的紫外光對紅外光產(chǎn)生的熱電子電流進(jìn)行調(diào)控，紅外光激發(fā)的熱電子電流被放大十幾倍，同時(shí)，響應(yīng)速度顯著提升。 rf2+~B{$,
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進(jìn)一步研究表明，這主要是因?yàn)榧t外光產(chǎn)生的熱電子電流受到了Au和TiO2之間肖特基勢壘的阻擋，導(dǎo)致光電流較小。紫外光可以在TiO2中激發(fā)帶間躍遷，產(chǎn)生電子-空穴對，促使TiO2表面吸附的氧發(fā)生脫附，從而降低Au與TiO2之間的肖特基勢壘高度，促使更多的熱電子越過勢壘，形成光電流。另一方面，紫外光激發(fā)的光生載流子填充TiO2中的陷阱，減少了陷阱對熱電子的捕獲，因此響應(yīng)速度明顯提升。 q*^Y8s~ 3I
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此外，研究發(fā)現(xiàn)，改變紫外光的功率密度可以改善熱電子電流的穩(wěn)定過程，適當(dāng)增大會促使光電流迅速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。該工作有望推進(jìn)具有放大、開關(guān)、調(diào)制功能的全光輸入晶體管的實(shí)用化進(jìn)程。 {Vc%g
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