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具有针状EuBiSe3单晶的超宽带、高灵敏度及快速光探测

DOI:10.1021/acsphotonics.8b01527 期刊:ACS Photonics 出版年份:2019 更新时间:2025-09-23 15:22:29
摘要: 随着材料科学的快速发展和通信、成像及传感领域应用需求的增长,超宽带光电探测已成为研究热点?;诖段薰夭夥淙刃вΦ墓獾缣讲馄饔型迪执幼贤獾教兆炔ǘ蔚娜锥翁讲?。本研究报道了一种由EuBiSe3单晶合金制成的光热电探测器,该器件在室温下展现出从紫外(375纳米)至太赫兹(163微米)波段的零偏压自供电光响应,其波长灵敏度近乎均匀且响应速度迅捷。得益于EuBiSe3材料的高热电势(塞贝克系数),该探测器在405纳米波长下基于入射(非吸收)功率的光电压响应度高达1.69 V/W,甚至在太赫兹频段仍超过0.59 V/W,其噪声等效功率低于1 nW/√Hz——比现有光热电探测器低1-2个数量级。响应时间约200毫秒,较硅基异质结超宽带光电探测器快近两个数量级,与毫米级石墨烯/碳纳米管测辐射热探测器相当。此外,原位生长的EuBiSe3晶体具有独特的针状形貌,天然具备集成优势。本研究表明,热电材料的性能提升为室温高性能宽带光电探测开辟了重要途径。
作者: Yingxin Wang,Yingying Niu,Meng Chen,Jianguo Wen,Weidong Wu,Yingkang Jin,Dong Wu,Ziran Zhao
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开发一种基于EuBiSe3单晶的高性能超宽带光电探测器,用于在室温下实现从紫外到太赫兹波长的灵敏快速光电探测。

基于EuBiSe3的光电探测器在室温下展现出从紫外到太赫兹波段的超宽带、高灵敏度及快速光电探测能力,且可自供电运行。其卓越性能源于EuBiSe3的大塞贝克系数与宽带吸收特性。针状晶体形态有助于器件集成。该研究揭示了热电材料在先进光电器件中的应用潜力。

响应时间约为200毫秒,对于极高速应用可能不够。器件性能受基底材料影响,在太赫兹波段因玻璃基底的吸收而响应更慢。实际等效噪声功率受限于测量系统的背景噪声。该研究未探讨如悬浮沟道或使用等离子体增强等优化策略。

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