近日，重慶研究院微納制造與系統集成研究中心在The Innovation期刊上，以“Schottky Infrared Detectors with Optically Tunable Barriers Beyond the Internal Photoemission Limit”為題發表研究論文，報道了一種突破內光發射限制的勢壘可光調諧肖特基紅外探測器。
內光發射效應（Internal Photoemission Effect）作為光電效應的重要分支，闡明了光照射至金屬-半導體界面時，熱載流子如何被激發并跨越肖特基勢壘，最終進入半導體以完成光電轉換的物理過程。自1967年以來，研究者一直致力于基于內光發射效應的肖特基光電探測器研究，并在拓展響應光譜范圍和開發與硅工藝兼容的紅外探測器方面取得了突破。然而，相關探測器的性能一直受制于截止波長與暗電流之間的矛盾，且通常需要在低溫條件下運行。
圖 傳統肖特基探測器和勢壘可光調諧的肖特基紅外探測器的對比。（A）經典肖特基探測器和（B）勢壘可光調諧的肖特基紅外探測器的工作原理示意圖。φSB，Idark和Iph分別代表肖特基勢壘高度，暗電流和光電流。綠色（紅色）波浪箭頭代表高（低）能光子；（C）暗電流與光波長的關系；（D）外量子效率（EQE）與光波長的關系。
微納制造與系統集成研究中心研究團隊提出了一種勢壘可光調諧的新型肖特基紅外探測器（SPBD），有效解耦了光子能量與肖特基勢壘之間的關聯，使得SPBD能夠在保持高肖特基勢壘以抑制暗電流的同時，還能探測到低于肖特基勢壘能量的紅外光。在室溫背景下，SPBD實現了對黑體輻射的探測，并獲得了達7.2×109 Jones的比探測率。所制備的原型器件展現出低暗電流、寬波段響應和對黑體輻射敏感的性能，其制備流程與硅基CMOS工藝具有良好的兼容性，為低成本、低功耗、高靈敏硅基紅外探測器的研制提供了新方案。
上述工作得到了重慶研究院“十四五”科技創新規劃主攻方向之一“碳基光電探測器”的支持，以及科技部國家重點研發計劃等項目的資助。重慶研究院博士研究生付津滔為論文的第一作者，魏興戰研究員為通訊作者。
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https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(24)00038-9?rss=yes