كاشف كهروضوئي عالي الكفاءة للأشعة تحت الحمراء القريبة يعتمد على فيلم VO2 المترسب بالترسيب المغناطيسي المستمر

YANG Qi ,  

ZENG Min ,  

ZHOU Wenqi ,  

DENG Kun ,  

LI Gen ,  

YANG Liu ,  

LI Yuebin ,  

摘要

يُظهر ثاني أكسيد الفاناديوم (VO2) كمادة أشباه موصلات، بسبب وجود فجوة نطاق ضيقة وميزة التحول العكسي بين الحالة المعدنية والعازلة (MIT)، آفاقًا واسعة في مجال الكشف الكهروضوئي بالأشعة تحت الحمراء القريبة. في هذا البحث، تم استخدام تقنية الترسيب المغناطيسي المستمر بالتحكم لاهداف الفاناديوم المعدنية، مع إجراء معالجة التلدين على ركيزة السيليكون من النوع p، لنجاح تصنيع فيلم VO2 (M1) أحادي الميل، حيث تظهر السطح بنية جزيئية متجانسة ومضغوطة، وعند درجة حرارة الغرفة ينمو VO2 (M1) مفضلًا على السطح ذي الطاقة المنخفضة (011)، وعند ارتفاع درجة الحرارة إلى 70 °م يتحول بشكل رئيسي إلى طور روتيل VO2 (R). وقد تم بناء كاشف كهروضوئي للأشعة تحت الحمراء القريبة بتكوين معدني - شبة موصل - معدني (Ag/VO2/Ag). عند جهد انحياز 1.5 فولت وإضاءة 980 نانومتر، أظهر الجهاز أداء استجابة كهروضوئية ممتازة في درجة حرارة الغرفة. وعندما تكون كثافة القدرة الضوئية الداخلة 0.07 ملي واط/سم2، تصل الحساسية ونسبة الكشف إلى ذروتهما، حيث تبلغ 109.06 ملي أمبير/واط و2.33×1010 جونز على التوالي، وزمني صعود وانحدار الاستجابة الضوئية هما 0.256 ثانية و0.427 ثانية على التوالي. يُظهر تحليل تغير درجة الحرارة أن الحساسية تزداد بشكل منتظم مع ارتفاع درجة الحرارة في نطاق 20~80 °م، ويرجع ذلك أساسًا إلى تحول الهيكل M1→R في VO2 والذي يؤدي إلى زيادة تركيز الحاملات. بالإضافة إلى ذلك، يحافظ الجهاز على أداء استجابة ضوئية جيد ضمن نطاق الطيف الواسع من 455 إلى 1100 نانومتر.

关键词

الترسيب المغناطيسي المستمر;VO2;التحول المعدني-العازل;الأشعة تحت الحمراء القريبة;كاشف كهروضوئي

阅读全文