由闪电杆效应和表面等离子体激励驱动的局部雪崩光电探测器
光学
2025-12-09 v1 仪器与探测器
摘要
在紫外光谱范围内工作的灵敏雪崩光电探测器（APD）对于检测应用至关重要，尤其是火灾检测和深空探索领域。然而，这类器件的开发面临诸多挑战，包括高雪崩击穿电压、复杂的浪涌电路需求，以及Geiger模式雪崩操作中引发的热失控问题。为缓解这些问题，我们报道了一种采用微孔（micro-holes, MHs）结构和氮化硅（4H-SiC）单晶镀铝三角形纳米结构（Al nano-triangles, NTs）的APD设计，通过强局部表面等离子体激励和闪电杆效应来增强表面电场。该器件展现出约14.5伏特的纪录性低雪崩击穿电压、7×10^13杰克斯（Jones）的高探测灵敏度、纳秒级响应时间，以及无需浪涌电路即可实现持续稳定检测。与传统宽带隙基APD相比，该器件将雪崩击穿电压降低了一个数量级，并显著提升了探测灵敏度。因此，所提出的APD配置为紫外光探测和集成光电子电路提供了有前景的候选方案。
引用
@article{arxiv.2412.01691,
title = {Local Avalanche Photodetectors Driven by Lightning-rod Effect and Surface Plasmon Excitations},
author = {Zhao Fu and Meng Yuan and Jiafa Cai and Rongdun Hong and Xiaping Chen and Dingqu Lin and Shaoxiong Wu and Yuning Zhang and Zhengyun Wu and Zhanwei Shen and Zhijie Wang and Jicheng Wang and Mingkun Zhang and Zhilin Yang and Deyi Fu and Feng Zhang and Rong Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.01691},
year = {2025}
}