基于有序铝/氧化铝核壳纳米粒子阵列的局域表面等离子体共振增强型碳化硅紫外光探测器

4H-SiC基紫外(UV)光探测器(PDs)在火焰检测和安全通信领域需求迫切，但受限于低量子效率和响应速度慢等问题。研究人员通过集成周期性三角形Al/Al2O3核壳纳米粒子(NPs)阵列，使器件暗电流低至5.0×10?14 A，峰值响应率达2.14 A W?1，外量子效率达984%，在270 nm光照下实现1.22×1014 Jones的探测率，响应速度提升至0.74 ns上升/1.47 ns下降时间。该突破为高速高精度检测提供了新方案。

　　

这项研究展示了如何通过精巧的纳米结构设计突破紫外探测技术的瓶颈。在火焰监测和安全通信领域急需高性能4H-碳化硅(4H-SiC)紫外光探测器(UV PDs)的背景下，科研团队创新性地将周期性排列的三角形铝/氧化铝(Al/Al₂O₃)核壳纳米粒子(NPs)阵列集成到金属-半导体-金属(MSM)结构的探测器中。

令人惊叹的是，这种设计使探测器展现出5.0×10^?14安培的超低暗电流，峰值响应率达到2.14安培/瓦特，相当于984%的外量子效率(EQE)。当在30伏偏压和270纳米波长光照条件下测试时，器件的探测率(D*)高达1.22×10¹⁴ Jones。更引人注目的是其超快响应特性：上升时间仅0.74纳秒，下降时间1.47纳秒。

这种性能飞跃源于两个关键机制：首先是三角形纳米粒子尖端在静电场中产生的"避雷针效应"与局域表面等离子体共振(LSPR)的协同作用；其次是纳米粒子之间的LSPR耦合效应。这些效应共同增强了器件内部的电场强度，并触发了局域雪崩效应。该研究为开发新一代高速、高灵敏度紫外探测器提供了重要技术路线，在环境监测、生物传感和量子通信等领域具有广阔应用前景。