近日，信息學院后摩爾器件與集成系統中心陳佰樂團隊首次利用單個光電探測器，在室溫下實現了從紫外、可見光、近紅外到延長短波紅外的超寬光譜響應。相關成果在半導體器件領域國際期刊IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS發表。
由于不同氣體具有不同吸收特征峰，從紫外到紅外的全光譜探測有助于實現多種氣體的檢測。目前全光譜探測技術通常利用多個分立的不同波段探測器，系統相對復雜，實現高性能超寬光譜光電探測器將極大地簡化探測系統。目前報導的寬光譜探測器往往性能較差、暗電流高、響應光譜鮮有跨越多個波段。
為了實現具有更寬的光譜響應、更低暗電流、可室溫工作的全光譜探測器，研究團隊經過探索，成功實現InP基InGaAs和InGaAs/GaAsSb二類超晶格材料寬光譜探測器新方案，器件的探測波段在長波方向可到延長短波紅外。此外，還在50nm厚度的P區創新性地設計了AlAsSb電子阻擋層和InAlAs過渡層，將光電探測器的探測波段短波方向延伸至紫外波長。
圖1.(a) 器件剖面結構與外延結構示意圖 (b)器件能帶結構圖
實驗測試結果表明，該器件在室溫可實現從250納米至2.5微米的探測范圍，最高探測率達到6.45×1010 cm·Hz1/2/W。與目前報道的其他探測器相比，該光電探測器具有更大的光譜響應范圍，在全光譜檢查等相關領域具有較大應用潛力。
圖2. 本項工作器件的光譜探測范圍與硅、InGaAs、鍺、高銦組分銦鎵砷探測器探測范圍對比示意圖
該研究成果論文題為“InP-based Broadband Photodetectors With InGaAs/GaAsSb Type-II Superlattice”，由上海科技大學、中國科學院上海微系統與信息技術研究所合作完成，上海科技大學為第一完成單位，信息學院2020級碩士生王景熠為論文第一作者，陳佰樂教授為通訊作者，器件加工在上海科技大學量子器件中心完成。
