Ag2O@CdTe异质结双向光探测器的热退火调控：结构优化与性能增强

本文创新性地通过热退火（100-400°C）调控Ag2O@CdTe异质结的界面特性，实现双向光探测功能。研究发现200°C退火可形成AgTe相并优化结晶度（XRD验证），使带隙降至1.298 eV；300°C器件展现最佳性能：响应度34.9 mA/W、探测率5.26×109 Jones、响应时间35.1 ms。该研究为免光学滤波器的智能光电器件开发提供新思路。

　　

Highlight

Ag₂O@CdTe薄膜在200°C退火时展现出独特的结构重组：X射线衍射（XRD）证实Ag₂O分解形成的AgTe相（图3b），显著提升结晶度并产生1.298 eV的窄带隙。原子力显微镜（AFM）显示表面粗糙度从2.31 nm（原始）降至1.89 nm（200°C），这种"纳米级抛光"效应有效减少了载流子散射。

光学性能突破

通过Tauc和Forouhi-Bloomer模型精确追踪带隙演变：退火温度每升高100°C，带隙呈现"V型"变化（图5d），400°C时因量子限域效应反弹至1.673 eV。紫外-可见光谱显示300°C样品在550 nm处透射率突增62%，这归因于Ag₂O局域表面等离子体共振（LSPR）与CdTe激子的协同作用。

电学性能亮点

电流-电压（I-V）曲线揭示双向光响应机制（图7a）：正向偏压时Ag₂O/n-Si界面产生热电子注入，反向偏压下CdTe耗尽区拓宽增强载流子分离。300°C退火器件实现"双35"指标——35.1 ms上升/下降时间（图8c），比未退火样品快3个数量级，这得益于AgTe相形成的浅能级陷阱（0.32 eV）。

Conclusion

本研究开创性地利用"退火诱导相变"策略，在Ag₂O@CdTe体系中实现三大突破：

1. 1.

   200°C形成AgTe导电通道，降低界面势垒

2. 2.

   300°C优化LSPR效应，实现34.9 mA/W高响应度

3. 3.

   双向响应比（BRR）达1.08，接近理想值1

   该成果为下一代可编程光电器件奠定材料基础。