真空紫外（10-200nm）光電探測(cè)器在地球大氣探測(cè)、太陽(yáng)探測(cè)、深空行星探測(cè)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。 氮化鋁（AlN）作為禁帶寬度為6.2eV的半導(dǎo)體材料，具有無(wú)需復(fù)雜濾波裝置即可實(shí)現(xiàn)真空探測(cè)的天然優(yōu)勢(shì)，另外，優(yōu)異的抗輻射性、高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，也使其成為真空紫外探測(cè)的理想材料。然而，AlN材料的摻雜非常困難，國(guó)際上很多采用金屬-半導(dǎo)體-金屬（MSM）結(jié)構(gòu)研制AlN真空紫外探測(cè)器，然而該結(jié)構(gòu)不僅受表面態(tài)影響大、寄生光電導(dǎo)效應(yīng)嚴(yán)重，而且不容易研制面陣探測(cè)器，阻礙了AlN真空紫外探測(cè)器的研究和發(fā)展。

中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心復(fù)雜航天系統(tǒng)電子信息技術(shù)重點(diǎn)研究室劉雪峰研究員團(tuán)隊(duì)的劉冰助理研究員和鄭福副研究員等人和中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所趙德剛研究員團(tuán)隊(duì)緊密合作，攻堅(jiān)克難，創(chuàng)新性提出了“i-AlN/n-AlGaN”新型肖特基真空紫外探測(cè)器結(jié)構(gòu)，利用金屬鉑（Pt）和AlN形成肖特基結(jié)、而利用n-AlGaN層和金屬層形成歐姆接觸，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)載流子的分離和收集，從而極大緩解了AlN摻雜難題。團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步結(jié)合藍(lán)寶石襯底AlN材料金屬有機(jī)化學(xué)氣相外延（MOCVD）技術(shù)的突破，研出了AlN肖特基真空紫外光電探測(cè)器。探測(cè)器面積為1.2mm×1.2mm，經(jīng)真空輻射定標(biāo)平臺(tái)測(cè)試，在0V下的暗電流小于0.1nA，在194nm、0V下的峰值響應(yīng)度約為0.06A/W, 比探測(cè)率D*為4.8x10¹²cm?Hz^1/2?W^-1，器件具有顯著的整流特性和真空紫外響應(yīng)特性，為實(shí)現(xiàn)真空紫外焦平面探測(cè)器打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

成果以“AlN-based Vacuum Ultraviolet Schottky Barrier Photodetector”為題發(fā)表于Optics Express上【Optics Express 32, 43729 (2024) DOI: 10.1364/OE.543466】。研究工作得到了空間中心“攀登計(jì)劃”主任基金等項(xiàng)目的支持。

圖1. AlN肖特基結(jié)真空紫外探測(cè)器在120-240nm波段的光譜響應(yīng)曲線，響應(yīng)波長(zhǎng)≤200nm

圖2. AlN真空紫外光電探測(cè)器

（供稿：系統(tǒng)室）