混合异质结自供电五苯并噻吩肖特基光电探测器的灵敏度

《IEEE Transactions on Electron Devices》：Sensitivity of a Hybrid Heterojunction Self-Powered Pentacene Schottky Photodetector

Al/pentacene/p-Si/Pd Schottky光电二极管通过热真空蒸镀制备，能带图显示Al/pentacene界面存在高能垒，p-Si/pentacene界面能垒较低。暗电流-电压及电容-电压测试表明，光电流在蓝、绿、红光下随波长增加而增强，与吸收谱吻合。零偏置红光灵敏度达1.04%×10^4%，远超正向偏置（1.31%×10^2%）和反向偏置（2.9%×10^3%）灵敏度。电容响应显示蓝光灵敏度（60%）高于红光（40%）。该器件适用于自供电可见光传感。

　　

摘要：

我们采用热真空蒸发技术在p型硅基底上沉积五苯并蒽（pentacene），制备了一种由Al/五苯并蒽/p-Si/Pd组成的肖特基杂化异质结光电二极管。能带图显示，在Al/五苯并蒽界面处存在显著的肖特基接触能垒（ΔEc），而在五苯并蒽/p-Si结处能垒较小（ΔEv）。在室温下，我们对电流（I-V）和电容（C-V）特性进行了测试，测试电压范围为-4 V至+4 V，测试条件包括黑暗环境以及三种可见光波长（蓝光、绿光和红光）。在电流-电压模式下，器件电流随光照波长的增加而增加，这一现象与五苯并蒽的吸收光谱相符。红光下的零偏压灵敏度为1.04%，远高于正向偏压下的1.31%；同时，红光下的灵敏度也是反向偏压下2.9%的3.5倍。电容-电压测量结果显示，电容变化随光子能量的增加而增大（蓝光时变化更明显）。在0.1 kHz至1 MHz的频率范围内，器件表现出典型的反向耗尽-积累行为。耗尽层中的最大电场强度为32.3 kV/cm，表明耗尽层结构清晰。比较不同波长下的电流灵敏度，蓝光下的最大灵敏度为2.23%，而红光下为1.04%。在电容-电压模式下，蓝光下的最大灵敏度出现在0 V时，为2.23%；红光下为1.04%。此外，在电容-电压模式下，蓝光下的最大灵敏度出现在-0.6 V时，为60%，而红光下为40%。因此，该器件非常适合用作自供电的可见光传感器。