具有超低暗电流和快速响应特性的自偏置光敏晶体管

《Advanced Functional Materials》：Self-Biased Phototransistor with Both Ultralow Dark Current and Fast Response

该研究提出自偏置光电晶体管（SBPT）结构，通过扩展漏极电极为串联门并利用空气间隙构建可调势垒异质结，在降低暗电流（0.6nA@RT）的同时实现超快响应（7.9μs），并显著提升短波红外成像边缘陡峭度（94.26%）。其跨材料兼容性为低功耗高速光电子器件开发提供新路径。

　　

摘要

由于具有超高的响应度，红外光敏晶体管已成为下一代光电集成电路中的关键组件。然而，窄带隙红外材料固有的高载流子浓度给室温下红外光敏晶体管中的暗电流抑制带来了重大挑战。传统的降低暗电流的方法（如构建异质结）往往会牺牲响应速度。本文介绍了一种自偏置光敏晶体管（SBPT）架构，该架构能够在红外光检测中同时实现超高响应度、超快响应速度和超低暗电流。该架构将漏极电极扩展为串联栅极，并利用空气间隙构建可调谐势垒同质结，从而有效减少暗电流。此外，这一势垒的引入缩短了靠近底部双电极处的Te光生电子的传输距离，优化了载流子的传输和收集过程，提高了光电响应速度。所制备的基于Te的SBPT在室温下的暗电流仅为0.6 nA，响应速度达到7.9 μs，均超过了此前报道的基于Te的光敏晶体管。此外，该SBPT探测器在短波红外区域获得了清晰的边缘图像，边缘上升率为94.26。SBPT架构显示出与多种半导体系统的兼容性，为超低功耗和高速光电设备的研究提供了概念验证。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。