超薄介质插层调制的氧化铟锡/锗肖特基光电探测器

摘要

本文通过在氧化铟锡(indium tin oxide,ITO)透明电极和锗(germanium,Ge)之间引入超薄氧化物介质层以调节其接触势垒高度,制备出低暗电流、高响应度的锗肖特基光电探测器.比较研究了采用不同种类介质Al2O3和MoO3,以及不同掺杂浓度的锗和硅衬底上外延锗材料制作的ITO/Ge肖特基二极管特性.发现2 nm厚的Al2O3插层可有效提高ITO与n-Ge和i-Ge的接触势垒高度,而MoO3插层对ITO与不同Ge材料的接触势垒高度影响不明显.ITO/Al2O3/i-Ge探测器由于其增大的势垒高度表现出性能最佳,暗电流(-4 V)密度低至5.91 mA/cm2,1310 nm波长处光响应度高达4.11 A/W.而基于硅基外延锗(500 nm)材料制作的ITO/Al2O3/Ge-epi光电探测器的暗电流(-4 V)密度为226.70 mA/cm2,1310 nm处光响应度为0.38 A/W.最后,使用二维位移平台对ITO/Al2O3/i-Ge光电探测器进行了单点成像实验,在1310 nm,1550 nm两个波段得到了清晰可辨的二维成像图.