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低维高增益光电探测器瞬态响应和增益带宽积解析表达式

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上海交大但亚平课题组在《ACS Nano》刊发最新研究成果_交大智慧_上海交通大学新闻学术网 (sjtu.edu.cn)

”但亚平在长期的教学实践和科学研究中,发现经典理论存在两处假定与器件实际情况不符(ACS Photonics 2018):⼀是未考虑⾦属-半导体边界条件;⼆是假定参与导电的光⽣多⼦与少⼦数量相等。考虑边界条件后,但亚平团队发现理想光电导器件永远不会有⾼增益。但实验中⼈们的确观察到了巨⼤的增益,这是因为经典理论没有考虑到真实的半导体总有缺陷或势阱。其团队采⽤光⽣霍尔效应测量发现:光⽣少⼦会被半导体缺陷或势井捕获,导致光⽣多⼦在导电沟道内积累并远多于光⽣少⼦,由此产⽣了巨⼤的光增益(ACS Nano 2018)。“

Analytical Transient Responses and Gain–Bandwidth Products of Low-Dimensional High-Gain Photodetectors | ACS Nano

摘要:低维光电探测器,特别是那些处于光电导模式的光电探测器,通常具有非常高的光增益。然而,高增益总是伴随着缓慢的频率响应。增益带宽积 (GBP) 是评估光电探测器性能的品质因数。就 GBP 而言,高增益光电导体是否能胜过标准 PIN 光电二极管仍然是一个悬而未决的问题。在本文中,我们推导出了纳米线光电导体的分析瞬态光响应,并通过模拟和实验进行了验证。令人惊讶的是,除了一些特殊情况外,下降瞬态不遵循简单的时间相关指数函数。鉴于之前建立的分析光增益,我们推导出了高增益纳米线光电导体的理论 GBP。分析 GBP 的分析表明,纳米级光电导体虽然具有极高的增益,但在 GBP 方面永远不会超过典型的 PIN 光电二极管。

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