近日，重庆研究院微纳制造与系统集成研究中心在The Innovation期刊上，以“Schottky Infrared Detectors with Optically Tunable Barriers Beyond the Internal Photoemission Limit”为题发表研究论文，报道了一种突破内光发射限制的势垒可光调谐肖特基红外探测器。
内光发射效应（Internal Photoemission Effect）作为光电效应的重要分支，阐明了光照射至金属-半导体界面时，热载流子如何被激发并跨越肖特基势垒，最终进入半导体以完成光电转换的物理过程。自1967年以来，研究者一直致力于基于内光发射效应的肖特基光电探测器研究，并在拓展响应光谱范围和开发与硅工艺兼容的红外探测器方面取得了突破。然而，相关探测器的性能一直受制于截止波长与暗电流之间的矛盾，且通常需要在低温条件下运行。
图 传统肖特基探测器和势垒可光调谐的肖特基红外探测器的对比。（A）经典肖特基探测器和（B）势垒可光调谐的肖特基红外探测器的工作原理示意图。φSB，Idark和Iph分别代表肖特基势垒高度，暗电流和光电流。绿色（红色）波浪箭头代表高（低）能光子；（C）暗电流与光波长的关系；（D）外量子效率（EQE）与光波长的关系。
微纳制造与系统集成研究中心研究团队提出了一种势垒可光调谐的新型肖特基红外探测器（SPBD），有效解耦了光子能量与肖特基势垒之间的关联，使得SPBD能够在保持高肖特基势垒以抑制暗电流的同时，还能探测到低于肖特基势垒能量的红外光。在室温背景下，SPBD实现了对黑体辐射的探测，并获得了达7.2×109 Jones的比探测率。所制备的原型器件展现出低暗电流、宽波段响应和对黑体辐射敏感的性能，其制备流程与硅基CMOS工艺具有良好的兼容性，为低成本、低功耗、高灵敏硅基红外探测器的研制提供了新方案。
上述工作得到了重庆研究院“十四五”科技创新规划主攻方向之一“碳基光电探测器”的支持，以及科技部国家重点研发计划等项目的资助。重庆研究院博士研究生付津滔为论文的第一作者，魏兴战研究员为通讯作者。
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https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(24)00038-9?rss=yes