抑制带间隧穿效应的高性能HgCdTe雪崩光电探测器

HgCdTe雪崩光电二极管在微弱信号检测、二维/三维成像、主/被动探测等领域有着重要的应用。然而，在较高的反向偏压下，其暗电流成分的潜在传输机制仍未解决，从而限制了高性能器件的发展。2021年，我们建立了一个精确的理论模型，分析带间暗电流和雪崩暗电流之间的竞争机制。根据模拟结果和测量结果之间的高度一致性，我们发现这两个组分共同主导了暗电流，但雪崩暗电流更大。这打破了带间暗电流占主导地位的传统认知。为此，我们优化了原有的雪崩光电二极管，并在-10 V偏置下实现了1876的高增益和10^-10 A的暗电流。该研究向具有极低暗电流、高增益带宽积、高响应速度、高信噪比光电探测器迈出了坚实的一步，在天文、激光测距、遥感、量子通信等领域展现出巨大的应用前景。

完成人：陈效双、李冠海、陆卫（陈效双教授工作室）

学术影响：成果发表于npj Quantum Materials, 2021, 6(1): 1-7.