日前，由于提高紫外探測器對弱光的探測能力對空間探測等應(yīng)用領(lǐng)域有重要作用。中國科學(xué)院研究人員在性能紫外光探測薄膜器件方面獲進(jìn)展，研究成果發(fā)布在相關(guān)刊物，并申請2項(xiàng)國家發(fā)明專利。

紫外探測器在空間天文望遠(yuǎn)鏡、軍事導(dǎo)彈預(yù)警、非視距保密光通信、海上破霧引航、高壓電暈監(jiān)測、野外火災(zāi)遙感及生化檢測等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，由于自然環(huán)境的不確定性，待測目標(biāo)的紫外光強(qiáng)度通常不高，環(huán)境中存在著大量對紫外光具有強(qiáng)吸收和散射能力的氣體分子或塵埃，導(dǎo)致最終到達(dá)探測器可檢測的紫外光信號非常弱。

探測率是衡量探測器件對弱光檢測能力的重要指標(biāo)，探測率由響應(yīng)度和暗電流密度共同決定。響應(yīng)度越高，暗電流密度越低，器件的探測率越高。高探測率更有利于弱紫外光的探測。然而，對于大部分半導(dǎo)體光導(dǎo)探測器而言，響應(yīng)度高的器件常伴隨著較高的暗電流；提高材料質(zhì)量，減少缺陷可降低器件暗電流，但響應(yīng)度隨之減小。因此，器件探測率難以提升，限制了光導(dǎo)探測器在弱紫外光檢測方面的應(yīng)用。

Bi摻雜SnO2薄膜光導(dǎo)探測器件性能：（a） 響應(yīng)度，（b） 外量子效率，（c） 探測率和 （d） 噪聲等效功率。

針對上述問題，李廣海課題組的副研究員潘書生等在前期透明高阻薄膜的研究基礎(chǔ)上，提出以中間帶半導(dǎo)體為核心材料構(gòu)筑紫外探測器的新方法。中間帶具有高態(tài)密度，能夠有效俘陷本征缺陷在導(dǎo)帶上產(chǎn)生的電子，從而降低器件暗電流。

另一方面，光照時(shí)，中間帶上儲(chǔ)存的載流子能補(bǔ)充到價(jià)帶上，并被光激發(fā)至導(dǎo)帶貢獻(xiàn)光電流，因此中間帶半導(dǎo)體材料紫外探測器能夠?qū)崿F(xiàn)在降低暗電流的同時(shí)，保持器件較高的響應(yīng)度。采用磁控反應(yīng)濺射技術(shù)，沉積Bi摻雜SnO2薄膜，并通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和參數(shù)，構(gòu)筑出了基于中間帶半導(dǎo)體薄膜的光導(dǎo)型紫外探測器件。

性能測試結(jié)果顯示，器件暗電流降低至0.25nA，280nm波長紫外光響應(yīng)度達(dá)到60A/W，外量子效率為2.9×104%，探測率達(dá)到6.1×1015Jones，紫外—可見光抑制比達(dá)103量級。器件的動(dòng)態(tài)范圍高達(dá)195dB，這說明Bi摻雜SnO2薄膜光導(dǎo)探測器可檢測極其微弱的紫外光（等效每秒300紫外光子），對較強(qiáng)的紫外光也可探測。