空间中心科研人员在氮化铝真空紫外光电探测器研制中取得重要进展

真空紫外（10-200nm）光电探测器在地球大气探测、太阳探测、深空行星探测等领域具有重要的应用价值。 氮化铝（AlN）作为禁带宽度为6.2eV的半导体材料，具有无需复杂滤波装置即可实现真空探测的天然优势，另外，优异的抗辐射性、高的热稳定性和化学稳定性，也使其成为真空紫外探测的理想材料。然而，AlN材料的掺杂非常困难，国际上很多采用金属-半导体-金属（MSM）结构研制AlN真空紫外探测器，然而该结构不仅受表面态影响大、寄生光电导效应严重，而且不容易研制面阵探测器，阻碍了AlN真空紫外探测器的研究和发展。

中国科学院国家空间科学中心复杂航天系统电子信息技术重点研究室刘雪峰研究员团队的刘冰助理研究员和郑福副研究员等人和中国科学院半导体研究所赵德刚研究员团队紧密合作，攻坚克难，创新性提出了“i-AlN/n-AlGaN”新型肖特基真空紫外探测器结构，利用金属铂（Pt）和AlN形成肖特基结、而利用n-AlGaN层和金属层形成欧姆接触，从而实现对载流子的分离和收集，从而极大缓解了AlN掺杂难题。团队进一步结合蓝宝石衬底AlN材料金属有机化学气相外延（MOCVD）技术的突破，研出了AlN肖特基真空紫外光电探测器。探测器面积为1.2mm×1.2mm，经真空辐射定标平台测试，在0V下的暗电流小于0.1nA，在194nm、0V下的峰值响应度约为0.06A/W, 比探测率D*为4.8x10¹²cm•Hz^1/2•W^-1，器件具有显著的整流特性和真空紫外响应特性，为实现真空紫外焦平面探测器打下了坚实的基础。

成果以“AlN-based Vacuum Ultraviolet Schottky Barrier Photodetector”为题发表于Optics Express上【Optics Express 32, 43729 (2024) DOI: 10.1364/OE.543466】。研究工作得到了空间中心“攀登计划”主任基金等项目的支持。

图1. AlN肖特基结真空紫外探测器在120-240nm波段的光谱响应曲线，响应波长≤200nm

图2. AlN真空紫外光电探测器

（供稿：系统室）