应用于低温 UV 检测的应力工程零偏 ZnO 薄膜压电光子探测器
材料科学
2025-11-14 v1 高能物理 - 实验
摘要
我们展示了一种利用氧化锌 (ZnO) 薄膜作为活性半导体层的零偏紫外 (UV) 检测器，专为低温应用设计。该零偏设备利用通过活性半导体层界面应力所产生的压电势进行电荷输运。我们探索了两种垂直堆叠金属-半导体-金属 (MSM) 配置：样本 I 由铬 (Cr)/ZnO/Cr 层构成，样本 II 为 ZnO-硅氮化物 (Si3N4) 设备，由 Cr/Si3N4/ZnO/Cr 层构成。样本 II 中的 Si3N4 层以柱状形式引入，旨在增加活性区域的残余应力。这些制作的器件在室温和低温下进行测试，以 characterize 使用 365 nm UV LED 源的 UV 检测性能。我们观察到在两种温度 regime 下，样本 II 相对于样本 I 具有更高的 UV 诱导电压信号。 grazing-incidence X-ray diffraction (GIXRD) 测量显示，样本 II 中约比样本 I 残余应力高 40%。更高的残余应力暗示样本 II 产生的 piezopotential 更高，解释了 UV 诱导信号的增强。我们的结果表明，通过适当的器件内应力工程，可以增强 UV 光致信号，从而提高探测灵敏度。 demonstrated here 的零偏光电探测器可用于极端环境，如低温液态中微粒子或高辐射空间环境，其中可能需要低或零功耗检测。
引用
@article{arxiv.2511.09781,
title = {Cryogenic UV detection using stress-engineered zero-bias ZnO-thin film based Piezo-Photonic detector},
author = {P. Sau and N. Hancock and I. Tzoka and V. Khichar and A. Barajas and G. Gansle and N. Hozhabri and V. A. Chirayath and J. Asaadi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.09781},
year = {2025}
}
备注
26 pages, 16 figures