高性能的波长探测器在人工智能辅助驾驶，图像传感，光通信，医学诊断，空间与安全检测等许多科学和工业领域有着重要的应用。近些年来，已经有多种基于不同操作机制的波长探测器被报道出来，主要有滤波器辅助型波长探测器和无滤波器辅助型波长探测器两种。虽然这两种方法确实被证实是一种可靠的波长探测手段，但它们也确实存在着一些无法避免的缺点。例如，检测范围相对较窄，器件制造过程复杂，成本相对较高，这十分不利于实际应用。此外，它们的波长的分辨率一般约为几十纳米，远不能满足实际应用的需求。因此，非常有必要提出一种具有良好传感分辨率和宽带检测范围的高性能波长探测器。
合肥工业大学微电子学院的先进半导体器件与光电集成实验室针对这一问题提出了一种新型的波长探测器，该波长探测器由两个相同的PtSe2/薄Si肖特基结平行放置构成，能够在紫外-近红外(265-1050 nm)的范围内区分波长。相关结果发表在Materials Horizons上(DOI: 10.1039/d1mh00286d)。
研究发现，在相同的光照条件下，这两个PtSe2/薄Si肖特基结光电探测器表现出完全不同的光谱响应：两个PtSe2/薄Si肖特基结光电探测器的光电流比与入射波长在265-1050 nm之间遵循一个典型的单调函数的关系，这使得整个器件能够定量地确定波长。具体来说，由于两个PtSe2/薄Si肖特基结光吸收的显著差异，从而在同一波长的入射光的照射下产生不同大小的光生电流，利用两个肖特基结的光电流比值与入射光波长的关系，实现波长探测的功能。同时也通过 TCAD 的理论仿真，解释了这种基于薄硅的波长探测器的工作机理。进一步的结果表明，该波长探测器的平均绝对误差在±4.05 nm 左右，平均相对误差约为±0.56%，这远好于以前报道的结果。与此同时，器件的工作温度，入射光强度以及PtSe2薄膜的厚度对于波长探测器性能的影响也被详细的研究。这种由两个平行堆叠的PtSe2/薄Si肖特基结组成的波长探测器，具有简单的器件制造工艺，良好的分辨率，较宽的探测范围，这种波长探测器在未来的波长探测器件和系统中具有很重要的应用价值。
原文刊载于【InfoMat】公众号
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