利用高質量AlN構建真空紫外探測單元和線陣器件

《利用高質量AlN構建真空紫外探測單元和線陣器件》是依託中山大學，由鄭偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：利用高質量AlN構建真空紫外探測單元和線陣器件
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：鄭偉
• 依託單位：中山大學

中文摘要

真空紫外(10-200nm)探測器在太空防禦和空間科學領域具有重要套用需要，是國防建設和宇宙探索急需的器件。目前真空紫外探測主要依賴基於微通道板的羅蘭色譜儀，該系統笨重、工作電壓高，給其在衛星套用帶來困難。因此，亟需研製輕便低功耗且具有成像功能的半導體基線/面陣探測器。AlN具有合適的帶隙6.2eV是製備半導體基真空紫外探測器的首選材料。然而，目前高結晶質量AlN單晶很難獲得，無法實現高的真空紫外探性能，更無法實現線陣或面陣探測。本申請提出：利用AlN微米線單晶(容易實現高結晶質量，另外高比表面積和低維有效導電通道能大幅提光電探測性能)製備具有成像功能的真空紫外線陣探測器。研究內容是使用改進的PVT生長方法大量合成高質量、尺寸均一的AlN微米線，並使用微流控技術將其構建出規則的線陣列。該申請的核心意義在於探索將微/納米材料構建成可實用器件的新方法和路徑。

結題摘要

自2017年起，申請人自主搭建了國內首個涵蓋真空紫外光電材料表征和器件檢測的測試平台，包含了真空紫外顯微螢光測試系統(190-600 nm)，真空紫外自由光路螢光測試系統(160-900 nm)，真空紫外陰極螢光測試系統(50-400 nm)，真空紫外瞬態螢光壽命測試系統(120-980 nm, 皮秒到秒)，真空紫外光譜回響測試系統(120-400 nm)，真空紫外脈衝光電回響測試系統(157 nm, 193 nm, 納秒脈衝)；在平台基礎上，申請人從生長高質量AlN晶態材料出發，發明了首個光伏型真空紫外探測器，在此基礎上，申請人進一步實現了矽集成的真空紫外成像線列器件；同時，在細緻的器件測試分析過程中，我們發現了真空紫外器件中存在的正溫度效應（提升溫度可以協同提升真空紫外光伏器件的開關時間和光電流的轉換量子效率），準費米能級劈裂增強效應（實現了當前單結最高的開路電壓2.45伏的輸出），和近真空紫外非周期振盪發射（來源於AlN在260 nm波長一下的強色散關係）等新的實驗現象。圍繞上述研究，以第一作者或通信作者發表22篇期刊論文，包括iScience、 Advanced Materials、Advanced Functional Materials、ACS Nano、Advanced Optical Materials、Advanced Electronic Materials、ACS Photonics等。其中一篇第一作論文入選ESI熱點論文(前1 ‰)，兩篇第一作者論文入選ESI高被引論文(前1 %)。做會議特邀報告2次，授權發明專利1項。