Nanophotonic MOS Solar-Blind Avalanche UV Detectors
纳米光子 MOS 日盲雪崩紫外线探测器
基本信息
- 批准号:1231701
- 负责人:
- 金额:$ 36.62万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2012
- 资助国家:美国
- 起止时间:2012-09-01 至 2015-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The objective of this research is to invent a new device structure of solar-blind ultraviolet detectors for a broad range of applications, from homeland security to environmental monitoring. Instead of relying on semiconductors with wide band gaps 4 eV, the approach is based on a novel nanophotonic metal-oxide-semiconductor structure coupled with avalanche gain in Si. Compared to wide band gap semiconductor devices, this device structure offers much easier materials deposition, device fabrication, and integration with Si read-out circuits.The intellectual merits of this research are: (1) The proposed device structure sets a new paradigm for solid-state photodetectors by using metal instead of semiconductor as an active photon absorption medium; (2) The investigations on hot electron ballistic transport in metals will explore a new territory applicable to other devices such as high-efficiency solar cells; and (3) Engineering the electronic structures of metal alloys for active metallic optoelectronic devices extends the realm of band engineering beyond semiconductors. The project makes a broader impact by providing high performance, inexpensive solar-blind ultraviolet detectors for a broad range of applications, including early missile warning, ozone-hole monitoring, chemical/biological sensing, and secure short-range communications. An example is large-scale mapping of ultraviolet radiation associated with ozone depletion, where data can be collected by groups of K-12 students in their local region. Such activities get them involved into scientific research and raise their awareness of environmental sustainability. The nanophotonic solar-blind ultraviolet detectors can also equip Arctic researchers to monitor ozone holes in the Arctic region.
本研究的目的是发明一种新的装置结构的日盲紫外探测器的广泛的应用,从国土安全到环境监测。该方法不是依赖于具有宽带隙4 eV的半导体,而是基于一种新型的纳米光子金属氧化物半导体结构,该结构与Si中的雪崩增益相耦合。与宽禁带半导体器件相比,该器件结构具有更容易的材料沉积、器件制作和与Si读出电路集成等优点,其理论价值在于:(1)该器件结构采用金属代替半导体作为有源光子吸收介质,为固态光电探测器的研究提供了一种新的范例;(2)对金属中热电子弹道输运的研究将探索一个适用于其他器件(如高效太阳能电池)的新领域;(3)为有源金属光电器件设计金属合金的电子结构将能带工程的领域扩展到半导体之外。该项目通过提供高性能、廉价的日盲紫外线探测器产生了更广泛的影响,这些探测器可用于广泛的应用,包括导弹预警、臭氧层空洞监测、化学/生物传感和安全的短程通信。一个例子是与臭氧消耗有关的紫外线辐射的大规模测绘,其中数据可以由当地的K-12学生群体收集。这些活动使他们参与科学研究,并提高他们对环境可持续性的认识。纳米光子日盲紫外探测器还可以装备北极研究人员监测北极地区的臭氧洞。
项目成果
期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
An Efficient Nanophotonic Hot Electron Solar-Blind UV Detector
- DOI:10.1021/acsphotonics.8b01055
- 发表时间:2018-09
- 期刊:
- 影响因子:7
- 作者:Zhiyuan Wang;Xiaoxin Wang;Jifeng Liu
- 通讯作者:Zhiyuan Wang;Xiaoxin Wang;Jifeng Liu
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