ZnTe空穴传输层助力ZnO/(Bi,Sb)2Se3短波红外探测器性能突破

为解决(Bi,Sb)2Se3基红外探测器暗电流密度高、载流子提取效率低的问题，研究人员通过引入ZnTe空穴传输层(HTL)，成功制备出高性能ZnO/(Bi,Sb)2Se3/ZnTe探测器。该器件EQE提升53%（16.2%@1300nm），暗电流降低50%（97.4μA/cm?2@-0.5V），响应速度达12/107.5ns（上升/下降），在90℃高温下保持97.7%初始性能，为红外探测系统提供了低成本、高稳定性的解决方案。

　　

在短波红外探测领域，(铋,锑)二硒化物((Bi,Sb)₂Se₃)合金材料因其可调带隙和高载流子迁移率备受瞩目，但高暗电流和低效载流子提取始终是性能提升的瓶颈。最新研究通过热蒸发沉积碲化锌(ZnTe)空穴传输层(HTL)，巧妙重构了ZnO/(Bi,Sb)₂Se₃异质结的能带结构。

当ZnTe HTL厚度经过系统优化后，器件外量子效率(EQE)飙升53%，在1300nm波长下达到16.2%，同时暗电流密度直降50%至97.4微安每平方厘米（-0.5V偏压）。SCAPS仿真揭示，(Bi,Sb)₂Se₃/ZnTe异质结能有效抑制电子回流并促进空穴提取，使得器件展现出12纳秒/107.5纳秒的超快响应速度（上升/下降）和96分贝的宽线性动态范围(LDR)。

更令人振奋的是，未封装的探测器在90℃高温连续工作322小时后仍保持97.7%的初始性能，甚至能耐受150℃极端退火处理。这种采用环保低成本工艺的方案，为开发高速、高稳定红外探测系统提供了新范式，性能指标远超当前主流探测器。