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基于PdSe2/Al2O3/AlGaN肖特基异质结的自供电日盲紫外探测器用于日盲紫外通信
Self-Powered Photodetectors Based on PdSe2/Al2O3/AlGaN Schottky Heterojunctions for Solar-Blind Ultraviolet Communication
| 作者 | Tingting Lin · Liwei Liu · Changjian Zhou · Wenliang Wang |
| 期刊 | IEEE Electron Device Letters |
| 出版日期 | 2025年2月 |
| 技术分类 | 光伏发电技术 |
| 技术标签 | GaN器件 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 自供电日盲光电探测器 PdSe2/Al2O3/AlGaN 快速响应 日盲光通信系统 制备方法 |
语言:
中文摘要
通常情况下，基于AlGaN的自供电日盲紫外光探测器（SBPDs）会出现响应缓慢的问题，这是由于AlGaN的载流子迁移率较低且表面陷阱密度较高。为解决这些问题，人们提出了PdSe₂/Al₂O₃/AlGaN SBPDs。得益于直接生长出具有高功函数和优异迁移率的单晶PdSe₂，其可用于构建具有清晰界面的高质量肖特基异质结，以及用于钝化界面处悬挂键并提高肖特基势垒高度的薄型高介电常数Al₂O₃中间层，所制备的自供电SBPDs在254 nm光照、0 V偏压下展现出2.9/3.5 ms的快速响应速度、95.3 mA/W的高响应度，以及高达$1.41\times 10^{12}$ Jones的出色探测率。此外，还提出了一种基于该器件的日盲光通信（SBLC）系统。这项工作为制造适用于SBLC系统的自供电SBPDs提供了一种有效方法。
English Abstract
Generally, the slow response occurs in the AlGaN-based self-powered solar-blind photodetectors (SBPDs), owing to the low carrier mobility and high density of surface traps in AlGaN. To tackle the issues, PdSe2/Al2O3/AlGaN SBPDs have been proposed. Thanks to the direct growth of single-crystal PdSe2 with high work function and excellent mobility for constructing high-quality Schottky heterojunctions with a sharp interface and thin high-k Al2O3 interlayer for passivating dangling bonds at the interface and enhancing the Schottky barrier height, the as-prepared self-powered SBPDs demonstrate a fast response speed of 2.9/3.5 ms, a high responsivity of 95.3 mA/W, and an exceedingly good detectivity of 1.41 10 ^12 Jones @ 0 V under 254 nm light irradiation. Moreover, a solar-blind light communication (SBLC) system based on the device has been proposed. This work provides an effective approach for fabricating self-powered SBPDs towards application in the SBLC system.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看，这项基于PdSe2/Al2O3/AlGaN异质结的日盲紫外光电探测器技术虽属前沿光电器件领域，但与我司核心业务的直接关联度相对有限，更多体现为技术生态层面的潜在价值。
该技术的核心突破在于通过构建高质量肖特基异质结和界面钝化，实现了自供电探测器的快速响应（2.9/3.5毫秒）和高灵敏度（探测率达1.41×10¹²Jones）。对于阳光电源而言，其潜在应用价值主要体现在三个维度：首先，在大型光伏电站的智能监控系统中，日盲紫外探测技术可用于电晕放电检测和设备故障预警，由于其抗可见光干扰的特性，能在强光照环境下准确识别高压设备的异常放电信号；其次，在储能电站的安全监测领域，该技术可集成于火灾早期预警系统，紫外光谱段对电弧和初期燃烧具有高敏感性；第三，论文提出的日盲光通信系统为新能源场站间的抗电磁干扰通信提供了新思路。
然而必须指出，该技术仍处于实验室阶段，距离工业化应用存在显著差距。单晶PdSe2的制备成本、器件的环境稳定性、与现有系统的集成复杂度都是实际挑战。对阳光电源而言，当前阶段更适合作为技术储备进行跟踪研究，可考虑通过产学研合作探索其在特定场景的试点应用，特别是在高端光伏电站智能运维系统中的差异化功能开发，但短期内不宜作为主要技术投入方向。