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首例無需選通器件的光電存儲陣列 可以處理新信號的光控二極管問世
2022年06月02日 10:16:16
來源：化工儀器網 點擊量：4410
近日，中國科學院金屬研究所的科研人員提出了一種光控二極管，通過異質結的設計與構筑，器件獲得了新型光電整流特性，光照條件下電流狀態實現了由全關態向整流態的轉換，進而構筑出首例無需選通器件的光電存儲陣列。
【化工儀器網 項目成果】未來集成電路的發展將呈現出多元化發展趨勢，其中光電芯片可實現光傳輸及信息處理功能。通過與現代電子芯片技術的底層融合，支撐未來大容量、低功耗、集成化與智能化信息芯片技術的發展需求。二極管作為一種重要的基本電學元件，在集成電路、大功率驅動、光學成像等領域具有重要應用，其結構和功能也十分豐富。
光電二極管是一種將光能轉換為電能(電壓或電流)的光傳感器，由一個PN結組成的半導體器件，具有單方向導電特性。普通二極管在反向電壓作用時處于截止狀態，只能流過微弱的反向電流，而光電二極管在設計和制作時盡量使PN結的面積相對較大，以便接收入射光。
光電探測器的信號狀態在光照前后可歸納為全關態(0,0)、全開態(1,1)以及整流態(0,1)或(1,0)三類，已往的光電探測器可以實現兩種狀態的相互轉換，以光電二極管為代表的器件實現由整流態向全開態轉換，以及以光電導和光電晶體管為代表的器件實現由全關態向全開態轉換。
但從理論上出發，應該還存在一類由全關態向整流態轉換的新型器件。近日，中國科學院金屬研究所的科研人員提出了一種光控二極管，通過異質結的設計與構筑，器件獲得了新型光電整流特性，光照條件下電流狀態實現了由全關態向整流態的轉換，進而構筑出首例無需選通器件的光電存儲陣列。
光控二極管本質上是由位于正和負極的兩個石墨烯/二硫化鉬肖特基結和位于溝道的二硫化鉬n/n結串聯而成。在負柵壓下，處于截止態的肖特基結將使器件處于全關態；在光照時，氮化硼光柵層將捕獲光生載流子，從而屏蔽柵壓的調控作用，使肖特基結處于導通態，進而使得二硫化鉬n/n結的整流特性得以呈現，器件處于整流態。
研究人員進一步設計構筑了3×3像素的光電存儲陣列，首次在無選通器件的條件下展現了優異的抗串擾能力；同時，基于器件對不同波長和強度光信號響應的差異，研究人員演示了陣列對光信號的探測及處理功能，表明了光控二極管具有實現高集成度、低功耗和智能化光電系統的極大潛力。
相關研究成果在線發表于《國家科學評論》(National Science Review)。
(資料來源：中國科學報、中國日報)
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