El material semiconductor dióxido de vanadio (VO2) ofrece amplias perspectivas de aplicación en el campo de la detección fotoeléctrica en el infrarrojo cercano debido a su banda prohibida estrecha y a la transición reversible metal-aislante (MIT). En este trabajo, se utilizó pulverización catódica magnetrónica de corriente continua en un blanco metálico de vanadio, combinada con un proceso de recocido, para preparar con éxito películas monoclinic VO2 (M1) sobre un sustrato de silicio tipo p, cuyo superficie presenta una estructura granular uniforme y densa. A temperatura ambiente, la VO2 (M1) crece preferentemente a lo largo del plano de baja energía (011), mientras que al elevar la temperatura a 70 ℃ predomina la fase rutilo VO2 (R). Se construyó además un detector fotoeléctrico de infrarrojo cercano con estructura metal-semiconductor-metal (MSM) (Ag/VO2/Ag). Bajo un sesgo de 1,5 V e iluminación infrarroja cercana de 980 nm, el dispositivo presenta un excelente rendimiento de respuesta fotoeléctrica a temperatura ambiente. Cuando la densidad de potencia de la luz incidente es de 0,07 mW/cm2, la responsividad y la detectividad alcanzan valores máximos de 109,06 mA/W y 2,33×1010 Jones, respectivamente, con tiempos de subida y caída de la respuesta óptica de 0,256 s y 0,427 s. El análisis de las características térmicas muestra que la responsividad del dispositivo en el rango de temperatura de 20~80 ℃ aumenta monotonamente con la temperatura, lo que se atribuye principalmente a la transición estructural M1→R en VO2, que provoca un aumento en la concentración de portadores. Además, el dispositivo mantiene un buen rendimiento de respuesta óptica en un amplio rango espectral de 455~1100 nm.
关键词
pulverización catódica de corriente continua;VO2;transición metal-aislante;infrarrojo cercano;detector fotoeléctrico