一種能夠檢測(cè)光信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光電器件

光電探測(cè)器是一種能夠檢測(cè)光信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光電器件，包括光電二極管、光電晶體管和光電導(dǎo)體等。盡管有許多種具有不同機(jī)制和結(jié)構(gòu)的光電探測(cè)器，但根據(jù)其照明前后的電輸出特性，典型的行為可以概括為有限的幾種類型：照明后，光電二極管的輸出電流從整流狀態(tài)變?yōu)橥耆油顟B(tài)，而光電導(dǎo)體或光電晶體管的輸出電流從完全斷開狀態(tài)變?yōu)橥耆油顟B(tài)。

從信號(hào)變化行為的角度來看，應(yīng)該有一種新的器件可將輸出電流從完全關(guān)閉狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎鳡顟B(tài)，并且可能在未來的光電系統(tǒng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，如光學(xué)邏輯、高精度成像和信息處理。例如，由光控制的整流可以不使用選擇器就能避免光電探測(cè)器陣列中的串?dāng)_問題，從而有助于進(jìn)一步提高陣列的集成度。

最近，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所Dong-Ming Sun小組在《National Science Review》上發(fā)表的一篇論文中提出了一種新器件，名為光控二極管，它可以在首次照明后將輸出電流從完全關(guān)閉狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎鳡顟B(tài)，從而在不使用任何選擇器的情況下形成抗串?dāng)_光存儲(chǔ)陣列。

科學(xué)家使用橫向n/n? 二硫化鉬（MoS2）結(jié)作為通道，石墨烯作為接觸電極，六角氮化硼（h-BN）作為photogating層材料來制造光控二極管，其本質(zhì)上是在陰極和陽(yáng)極的兩個(gè)石墨烯/MoS2肖特基結(jié)之間插入n/n? MoS2結(jié)。

受光控制，肖特基結(jié)可抑制或允許n/n?結(jié)的整流行為，從而使光控二極管的輸出電流可以從完全關(guān)閉狀態(tài)變?yōu)檎鳡顟B(tài)。明暗整流比可以高達(dá)106以上。作為一種光電探測(cè)器，其響應(yīng)度超過105a/W，而通過增加photogating層的厚度，該器件的行為轉(zhuǎn)變?yōu)槎喙δ芄獯鎯?chǔ)器，其最高非揮發(fā)性響應(yīng)度為4.8×107 a/W，最長(zhǎng)保留時(shí)間為6.5×106s。使用光控二極管作為像素單元，在不使用任何選擇器的情況下制作了一個(gè)3×3光存儲(chǔ)陣列，結(jié)果顯示該陣列沒有串?dāng)_以及波長(zhǎng)和功率密度選擇性函數(shù)。這項(xiàng)研究為未來高集成、低功耗和智能光電系統(tǒng)的發(fā)展鋪平了道路。

審核編輯 ：李倩