ZnCdO:Eu 异质素生长合金用于自供电超快宽带光电探测
材料科学
2026-05-07 v1 应用物理
摘要
光电探测器 (PD) 在成像、通信和传感技术中至关重要。但其依赖外部电源会导致能耗问题。这强烈需求用于自供电PD作为可持续替代方案。ZnO是一种有前景的半导体材料，由于其非无中心对称的六方晶体结构，具备热电特性，使其能够实现热-光电-扭转效应，从而增强响应速度。通过合金化和掺杂可使ZnO的性质得到调控。因此，本工作探索了通过分子束沉积 (MBE) 在硅基片上生长的ZnCdO:Eu 随机合金薄膜，研究不同Cd含量的影响。研究表明，Eu掺杂显著影响生长动力学，促进[0001]取向偏好。光致发光测量确认Eu3+离子成功掺入结构中。电气测量显示，引入Cd可消除ZnO/Si界面上的势垒问题。n-ZnCdO:Eu/p-Si 异质结表现出整流特性，并在380-1150 nm波长范围内无外部电源即可产生光电流。利用热-光电-扭转效应，这些器件实现了超快响应时间：405 nm和650 nm照射下分别为10 μs以下的上升时间和5 μs以下的衰落时间——将其列为最快的自供电氧化物基检测器之一，不依赖额外的性能提升层。
关键词
引用
@article{arxiv.2602.04426,
title = {ZnCdO:Eu Epitaxially Grown Alloys for Self-Powered Ultrafast Broadband Photodetection},
author = {Igor Perlikowski and Eunika Zielony and Aleksandra Wierzbicka and Anastasiia Lysak and Rafal Jakiela and Ewa Przezdziecka},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.04426},
year = {2026}
}
备注
26 pages, 7 figures