日前，中國科學院與東南大學合作的低成本高效硅基熱電子紅外光電探測器研究獲一系列新突破。據(jù)悉，他們首先提出了Au納米顆粒修飾Si金字塔結構的方案，實驗證明他們制備的這些器件的性能與那些精心設計、成本高昂的Si基近紅外光電探測器性能相當，有望應用在大規(guī)模熱光伏電池和低成本紅外檢測中。相關研究成果發(fā)表在近期的Nanotechnology期刊上。

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據(jù)了解，科研團隊所采用的工藝十分簡單：通過使用標準的各向異性化學濕蝕刻法來實現(xiàn)Si基金字塔的構建；然后在其表面濺射一層Au薄膜；接著通過快速熱退火法形成修飾的金納米顆粒；隨后在金字塔那面通過磁控濺射沉積ITO薄膜，在另一面通過熱蒸發(fā)沉積鋁膜作為背電極；最后，樣品通過銦錫焊接到芯片載體上，就完成了探測器的制作。

他們發(fā)現(xiàn)金字塔表面增強了入射光子與Au納米顆粒之間的耦合效應，因為這種金字塔表面減少了背反射光并使得光子在Au納米顆粒內(nèi)部多次反射，增加了入射光走的距離，而且Au納米粒子的引入還使得器件的局部電磁場產(chǎn)生了增強，從而使光子可以被顯著吸收，提高了光電轉換量子效率。

科研團隊進一步采用了Au納米顆?！橘|—金反射鏡的結構，利用無序金屬納米顆粒的寬帶高光學吸收和Au/TiO2/Si組成的全向肖特基結，在光學與電學兩個方面同時入手提高光電轉換的內(nèi)外量子效率。這種密集的隨機熱點分布大大提升了光吸收與熱電子發(fā)射的效率，光電響應度是目前最高結果之一，硅光電響應截止波長擴展到近2um，展示了有效的近紅外硅基光電應用。