Een internationaal team van onderzoekers uit Rusland en India heeft een smalbandige UV-fotodetector gemaakt op basis van indiumoxide nanokristallen ingebed in een dunne film van aluminiumoxide

Halfgeleider kwantumstippen (nanokristallen van slechts enkele nanometers groot) hebben de aandacht van onderzoekers getrokken vanwege de grootteafhankelijke effecten die hun nieuwe elektrische en optische eigenschappen bepalen. Door de grootte van dergelijke objecten te veranderen, het is mogelijk om de golflengte van de emissie die ze absorberen aan te passen, dus het implementeren van selectieve fotodetectoren, inclusief die voor UV-straling.

Smalband UV-fotodetectoren vinden toepassing in vele gebieden, in het bijzonder in de biogeneeskunde waar ze worden gebruikt voor fluorescentiedetectie of UV-fototherapie. De materialen die gewoonlijk worden gebruikt bij de vervaardiging van dergelijke foto-ontvangers zijn oxiden en nitriden met een brede bandgap, die een groter bereik aan bedrijfstemperaturen en transparantie bieden voor zichtbaar en zonlicht, naast een kleiner formaat van het apparaat.

Indiumoxide (In2O3) is een transparant halfgeleideroxide met brede bandgap met een directe bandafstand van ongeveer 3,6 eV en een indirecte bandafstand van ~ 2,5 eV. Het is bekend dat zeer gevoelige UV-fotodetectoren kunnen worden gemaakt op basis van In2O3.

Volgens Alexey Michajlov, hoofd van het laboratorium van het UNN Research Institute of Physics and Technology, onderzoekers slaagden erin om samen met hun Indiase collega's van het Indian Institute of Technology Jodhpur en het Indian Institute of Technology Ropar In2O3-nanokristallen te synthetiseren in een aluminiumoxide (Al2O3) film op silicium door indiumionen te implanteren.

Ionenimplantatie is een basismethode in de moderne elektronische technologie, wat het mogelijk maakt om de grootte van insluitsels te regelen, waardoor de optische eigenschappen van de fotodetector kunnen worden afgestemd. De Al2O3-matrix die wordt gebruikt voor indiumoxide-nanokristallen biedt enkele voordelen ten opzichte van andere diëlektrica, omdat dit materiaal met een brede bandafstand (8,9 eV) transparant is voor een breed scala aan golflengten.

"Tijdens ons werk, we zijn erin geslaagd een significante vermindering van de donkerstroom te bereiken (meer dan twee keer in vergelijking met een vergelijkbare fotodetector op basis van In2O3-nanodraden). Door de In2O3-fase te integreren in de breedbandmatrix en vanwege de lage donkerstroom, de nieuwe fotodetector toont recordwaarden van de responsiviteit en externe kwantumefficiëntie, " merkt Alexey Michajlov op.

De gevoeligheidsband in het UV-bereik heeft een breedte van slechts 60 nm en vertoont een hoge UV-zichtbare afstotingsratio (tot 8400). Deze fotodetector is zeer geschikt voor praktische toepassingen zoals smalbandige spectrumselectieve fotodetectoren. Het ontwerp van het apparaat op basis van ion-gesynthetiseerde nanokristallen zou een nieuwe benadering kunnen bieden voor het realiseren van een zichtbaar-blinde fotodetector.