用于高性能长波红外光电二极管的氯离子钝化硫化铅薄膜

液相化学沉积硫化铅薄膜通过氯离子添加剂原位钝化，有效降低硫空位和氧掺杂缺陷密度，使光电二极管暗电流降低三倍以上，在2.5μm波长下实现0.79A/W响应度和19.6μs响应速度，电阻-面积积和检测度达同类最佳水平。

　　

摘要

液相化学沉积的硫化铅作为一种窄带隙半导体，在扩展短波长红外传感方面具有巨大潜力。然而，硫化铅薄膜通常含有大量的硫空位和氧杂质，这些杂质是在化学沉积过程中形成的，从而导致器件性能不佳。在此，我们首次报道了在液相化学沉积过程中通过添加氯化物离子对硫化铅多晶薄膜进行原位钝化处理的方法。由于氯化物离子与硫离子的离子半径相似，并且能够与铅离子配位，因此添加氯化物离子有效降低了硫空位和硫-氧缺陷的密度。缺陷密度的降低使得由这种钝化薄膜制成的同质结光电二极管的暗电流密度降低了三倍以上。该光电二极管在2.5 μm波长下的响应度为0.79 A/W，响应速度为19.6 μs。在室温下，1 mm2面积的光电二极管表现出8.78 Ω cm2的电阻-面积积和8.79 × 10^9 Jones的特定检测率（在2.5 μm波长下），属于报道中硫化铅厚膜光电二极管中的最佳性能之一。在80 K温度下，电阻-面积积为6.16 kΩ cm2。这项研究为高性能扩展短波长红外光电探测器的开发开辟了新的途径。