“器件”首例无需选通器件的光电存储阵列可以处理新信号的光控二极管问世

时间：2022-08-26 08:48:55来源：化工仪器网

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未来集成电路的发展将呈现出多元化发展趋势，其中光电芯片可实现光传输及信息处理功能。通过与现代电子芯片技术的底层融合，支撑未来大容量、低功耗、集成化与智能化信息芯片技术的发展需求。二极管作为一种重要的基本电学元件，在集成电路、大功率驱动、光学成像等领域具有重要应用，其结构和功能也十分丰富。

光电二极管是一种将光能转换为电能(电压或电流)的光传感器，由一个PN结组成的半导体器件，具有单方向导电特性。普通二极管在反向电压作用时处于截止状态，只能流过微弱的反向电流，而光电二极管在设计和制作时尽量使PN结的面积相对较大，以便接收入射光。

光电探测器的信号状态在光照前后可归纳为全关态(0,0)、全开态(1,1)以及整流态(0,1)或(1,0)三类，已往的光电探测器可以实现两种状态的相互转换，以光电二极管为代表的器件实现由整流态向全开态转换，以及以光电导和光电晶体管为代表的器件实现由全关态向全开态转换。

但从理论上出发，应该还存在一类由全关态向整流态转换的新型器件。近日，中国科学院金属研究所的科研人员提出了一种光控二极管，通过异质结的设计与构筑，器件获得了新型光电整流特性，光照条件下电流状态实现了由全关态向整流态的转换，进而构筑出首例无需选通器件的光电存储阵列。

光控二极管本质上是由位于正和负极的两个石墨烯/二硫化钼肖特基结和位于沟道的二硫化钼n/n结串联而成。在负栅压下，处于截止态的肖特基结将使器件处于全关态；在光照时，氮化硼光栅层将捕获光生载流子，从而屏蔽栅压的调控作用，使肖特基结处于导通态，进而使得二硫化钼n/n结的整流特性得以呈现，器件处于整流态。

研究人员进一步设计构筑了3×3像素的光电存储阵列，首次在无选通器件的条件下展现了优异的抗串扰能力；同时，基于器件对不同波长和强度光信号响应的差异，研究人员演示了阵列对光信号的探测及处理功能，表明了光控二极管具有实现高集成度、低功耗和智能化光电系统的极大潜力。

相关研究成果在线发表于《国家科学评论》(National Science Review)。

(资料来源：中国科学报、中国日报)

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