JPhysD编辑优选：外偏压法抑制Cu2O/Au肖特基光电探测器暗电流并应用于高信噪比成像
IOP出版社推出“JPhysD期刊编辑优选”系列文章。为了更好地为各位读者带来高质量的研究内容和帮助作者提高其研究的影响力和曝光量，JPhysD期刊的编委团队将甄选近期发表的优秀文章，联系作者提供相关的文章解读。IOP出版社微信公众号将陆续推出系列文章，敬请期待。
系列第一篇文章来自暨南大学物理系麦文杰教授和赵传熙副教授（第一作者：刘于金，朱峻冬）带领的团队。研究通过外加偏压的方法有效地降低了Cu2O/Au肖特基光电探测器的暗电流，并且成功提升了透射扫描成像系统的图像信噪比。该方法具有操纵简便，容易实现等优点，不需要对材料进行表界面修饰即可获得较高开关比，有望应用于其他新型肖特基型光电子器件中。
文章介绍
Yujin Liu, Jundong Zhu, Dawei Xie, Yuxin Gao, Yong Yan, Wanjun Li, Zhong Ji, Chuanxi Zhao and Wenjie Mai
图1 电沉积法可控制备氧化亚铜薄膜：形貌与结构表征
a）不同厚度Cu2O薄膜的SEM图片（插图为对应光学照片）;
b) 电沉积电荷量与薄膜厚度的关系曲线，通过控制电荷量可精准控制Cu2O薄膜厚度；
c）不同厚度Cu2O薄膜的晶粒尺寸统计分布图，随着薄膜厚度增加，薄膜晶粒逐渐变大；
d）不同厚度Cu2O薄膜的XRD谱，随着厚度增加，薄膜出现择优取向。
图2 氧化亚铜光电探测器的制备与响应特性测试
d, e)器件光电流，暗电流和开关比随薄膜厚度变化曲线。
图3 通过外加偏压降低器件的暗电流
c) 器件在0 V和-120 μV偏压下光电流和暗电流稳定性；
d）器件在不同偏压下的开关比和比探测率；
e） 器件在不同偏压下的载流子调控原理示意图。
图4 成像应用及效果对比展示
e-h）图c, d中的S1,N1和S2,N2区域的放大图，可以清晰的看到每个像素点的电流大小；
i）通过图e-h计算得到加偏压前后图像信噪比柱状图。
研究背景：
成像技术已经广泛地应用于我们的日常生活中，如数码相机，智能手机，监控摄像头等。在过去的研究中，研究人员通过各种努力来提升图像质量如信噪比，其中最常用的提升图像信噪比的方法是多重采样或者延长曝光时间等，但是以上两种方法对图像质量的提升有限并且会使得成像时间大大增加。光电探测器在成像系统中承担着核心角色，只有从根源上解决光电探测器的信号识别能力，如提升光电探测器的开关比，比探测率等，才能更有效地提升图像质量。
降低光电探测器的暗电流可以有效地提升光电探测器的开关比。以往研究者通常利用界面工程来抑制光电探测器的暗电流，比如构建内建电场，表界面钝化等方法。尽管这些方法在提升器件性能方面发挥着重要的作用，但是在实际工程应用方面仍然有待考证。因此，发展一种简便的非界面优化的方法来抑制光电器件的暗电流在实际成像应用中具有重要意义。
延申阅读：
本文发表在Journal of Physics D: Applied Physics推出的特刊：Interface Engineering for Nanomaterials and Nanodevices中。
作者介绍
麦文杰教授，暨南大学物理系教授，广东省杰青，长期从事纳米材料用于储能器件和光电器件方面的研究，近五年在Energ. Environ. Sci.、Mater Today、Nano Letters、ACS Nano、Nano Energy、Angew. Chem. Int. Ed. Small等影响因子超过10的国际知名学术期刊以通讯作者发表研究论文和综述约20篇。