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此前,小赛给大家简单普及了金属与半导体之间的两种接触类型:欧姆接触与肖特基接触,二者也凭借各自的优势被研究人员充分应用。本周小赛给大家主要介绍的是基于肖特基接触类型的MSM型光电探测器的基本原理。众所周知,光探测器可以将光信号转换成电信号;然而,根据光子能量的大小,MSM型光电探测器分为两种工作模式:
模式1:当光子能量大于材料的禁带宽度时(hv>Eg),半导体内部会产生大量的电子-空穴对,在电场的作用下形成稳定的光电流,具体如图(a)所示。该工作特点与PIN型光电探测器类似,而且当反向偏压足够大,可以有效提高光生载流子的输运能力,从而显著提升光生电流。
模式2:当光子能量介于肖特基势垒高度与材料禁带宽度之间时(qφB
因此,光子能量影响着探测器内部的载流子跃迁行为,而量子效率作为衡量光电探测器重要的表征参数,其公式具体如下:
其中,CF是Fowler发射系数。当对肖特基势垒二极管进行光谱扫描时,只有能量大于qφB且动量方向朝向半导体的载流子会形成光电流,因此,量子效率谱存在明显的阈值qφB,且随光子能量增加而增加[如图(c)所示],当光子能量能够匹配材料禁带宽度时,量子效率迎来突变,这时半导体层产生大量的电子-空穴对,并形成光电流。
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