研究目的
通过提出一种采用双绝缘体且具有氧非化学计量比控制同质界面结构的新型隧道二极管，以克服光学整流天线中MIM二极管电流密度与IV特性不对称性之间的权衡关系。
研究成果
这种具有氧非化学计量比控制同质界面结构的新型MIIM二极管，在电流密度和不对称性方面显著优于传统MIM二极管，有望大幅提高光学整流天线效率。优化绝缘层厚度可进一步提升性能。
研究不足
该研究未涉及氧气非化学计量层在连续运行中的长期稳定性，也未讨论其制备工艺在大规模生产中的可扩展性。
基于氧非化学计量比调控均质界面结构的高电流密度、高非对称性MIIM二极管用于光学整流天线
DOI：10.1038/s41598-019-55898-x
期刊：Scientific Reports
出版年份：2019
更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要：
光学整流天线有望作为能量收集的电源应用，因其能将可见光至红外线的宽频电磁波转化为电能。这类系统的关键元件是能响应光频电极性变化的二极管。通过权衡电流密度与IV特性非对称性的关系，我们揭示了MIM二极管在光学整流天线中的效率限制，并提出采用氧非化学计量比调控均质界面结构（Mox/Mox?y）的双绝缘体新型隧道二极管。实验制备的Pt/TiO2/TiO1.4/Ti双绝缘体二极管（TiO1.4自然氧化层通过大气退火形成）具有4.6×10? A/m2的高电流密度（比传统Pt/TiO2/Ti MIM二极管理论值高400倍），同时实现7.3的高非对称性。相比现有最优系统，这些特性有望使光学整流天线效率提升超1000倍。进一步优化双绝缘层厚度后，该二极管可实现10? A/m2电流密度与9.0非对称性，预期将使光学整流天线效率提升达10000倍。
作者：
Daisuke Matsuura，Makoto Shimizu，Hiroo Yugami
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