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技術(shù)前沿

北京大學(xué)研究人員使用飛秒激光提升鉍膜質(zhì)量的光電探測(cè)

激光制造網(wǎng) 2023-03-04 我要評(píng)論(0 )   

Bi薄膜的飛秒激光處理示意圖?! ≈袊?guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所和北京大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種用于超寬帶光電探測(cè)器的拓?fù)浣^緣體鉍薄膜質(zhì)量升級(jí)新技術(shù)。該...

Bi薄膜的飛秒激光處理示意圖。

  中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所和北京大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種用于超寬帶光電探測(cè)器的拓?fù)浣^緣體鉍薄膜質(zhì)量升級(jí)新技術(shù)。該研究發(fā)表在《光學(xué)快報(bào)》上。

  研究人員使用飛秒激光處理顯著改善了鉍薄膜的光電轉(zhuǎn)換和載流子傳輸,這在以前限制了材料的光電性能。

  然后,研究人員在經(jīng)過(guò)高效處理的鉍薄膜的大表面積上以柱面聚焦條件制造了光電器件。他們測(cè)量了器件在從可見(jiàn)光到中紅外 (MIR) 的不同波長(zhǎng)光下的光響應(yīng)性,發(fā)現(xiàn)與原始樣品相比,經(jīng)過(guò)激光處理的鉍膜在超光波范圍內(nèi)的光響應(yīng)性提高了兩倍。廣譜范圍,即使在室溫下。

  研究人員建議,該方法可進(jìn)一步用于提高其他拓?fù)浣^緣體的質(zhì)量,從而促進(jìn)其在超寬帶光電探測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用。他們還希望他們的工作能夠激發(fā)更多關(guān)于飛秒激光加工調(diào)制拓?fù)淞孔硬牧系难芯俊?/p>

  鉍是一種拓?fù)浣^緣體,是一類(lèi)具有獨(dú)特特性的材料,例如無(wú)間隙邊緣態(tài)和絕緣體態(tài)。這些特性使它們有望用于制造室溫、寬帶寬和高性能的光電探測(cè)器,這些探測(cè)器可以跨越紫外線(xiàn)到遠(yuǎn)紅外甚至太赫茲范圍。然而,鉍薄膜通常具有高表面粗糙度和明顯的晶界,這會(huì)影響光響應(yīng)性,而光響應(yīng)性是拓?fù)浣^緣體超寬帶光電探測(cè)器的關(guān)鍵因素。

  為了克服這一挑戰(zhàn),研究人員使用飛秒激光處理來(lái)改變鉍薄膜的表面形態(tài)和理化性質(zhì)。

  飛秒激光是一種有趣的方法,由于其超高峰值功率和超短持續(xù)時(shí)間的特性,可以在各種材料上提供非接觸式高精度制造。通過(guò)調(diào)整脈沖能量和掃描速度等激光參數(shù),研究人員能夠?qū)⑵骄砻娲植诙冉抵?10 納米以下,同時(shí)消除界面上的晶界。這導(dǎo)致載流子傳輸和光電轉(zhuǎn)換的顯著改善。


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