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由自对准硅纳米线电极寻址的锗量子点红外光电探测器

DOI：10.1088/1361-6528/ab647e 期刊：Nanotechnology 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 以自对准外延硅纳米线（SiNWs）为电极的锗量子点（GeQDs），是能集成到硅光电子器件中用于1550纳米波长探测的最基本、最小单元。本研究基于非晶硅（a-Si）/非晶锗（a-Ge）双层膜在300℃下的低温自凝聚工艺，制备了由自对准硅纳米线电极调控的单个GeQD光电探测器。该探测器对通信波段信号展现出1.5 mA/W的响应度和超过102的光电导增益，这得益于有利的II型锗/硅能带排列、梯度锗/硅外延过渡结构以及较大的量子点/纳米线直径比。重要的是，这种异质GeQD/SiNW光电探测器可精准部署于预设位置以实现可扩展器件制备。这些成果为批量制造并集成GeQD用于超紧凑型硅兼容光电探测与成像应用提供了新途径。
作者： Yaolong Zhao，Lingfei Li，Shuaishuai Liu，Junzhuan Wang，Jun Xu，Yi Shi，Kunji Chen，Pere Roca i Cabarrocas，Linwei Yu
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究采用自对准硅纳米线电极寻址的锗量子点（GeQD）红外光电探测器的制备与性能，以实现其与硅光电子学的集成。

研究成果

该研究成功展示了响应度为1.5 mA/W、在1550纳米波长下光电导增益超过102的锗量子点红外光电探测器制备技术。结果表明，将单个锗量子点集成到硅CMOS电路中，有望应用于高密度红外通信、成像及光电探测领域。

研究不足

该研究的局限性在于，与文献中报道的锗纳米线光电探测器相比，锗量子点的光电导增益相对较低，这归因于原位生长的硅纳米线存在高电阻问题。未来的工作可以探索对硅纳米线段进行掺杂处理，或缩短接触长度以促进光电流提取。

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