近期，中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所科研人員在可見-近紅外光電探測研究方面取得進展，獲得了光控增強和熱電子光電流快速穩定的Au/TiO₂全光輸入晶體管。相關結果發表在Journal of Physical and Chemistry C上。

　　前期，固體所科研人員提出了一種新型的晶體管——多孔的Ag/TiO₂全光輸入晶體管。與傳統的光電晶體管利用電驅動來控制光電流不同，該晶體管采用一束紫外光來調控由近紅外光照射而激發的熱電子光電流。通過控制紫外光的功率密度，使近紅外光產生的電信號提高數倍至百倍。但當紫外光打開或關閉時，晶體管的光電流增強和恢復過程極其緩慢，需要近十分鐘才能穩定，且晶體管的制造工藝復雜、重復性差，限制了全光輸入晶體管的應用。

　　基于此，團隊科研人員采用簡單的溶膠凝膠法制備了致密的TiO₂薄膜并構筑了Au/TiO₂全光輸入晶體管。該晶體管引入紫外光PG來調節近紅外光PS激發的熱電子光電流。通過采用不同功率密度的紫外光對紅外光產生的熱電子電流進行調控，紅外光激發的熱電子電流被放大十幾倍，同時，響應速度顯著提升。

　　進一步研究表明，這主要是因為紅外光產生的熱電子電流受到了Au和TiO₂之間肖特基勢壘的阻擋，導致光電流較小。紫外光可以在TiO₂中激發帶間躍遷，產生電子-空穴對，促使TiO₂表面吸附的氧發生脫附，從而降低Au與TiO₂之間的肖特基勢壘高度，促使更多的熱電子越過勢壘，形成光電流。另一方面，紫外光激發的光生載流子填充TiO₂中的陷阱，減少了陷阱對熱電子的捕獲，因此響應速度明顯提升。

　　此外，研究發現，改變紫外光的功率密度可以改善熱電子電流的穩定過程，適當增大會促使光電流迅速達到穩定狀態。該工作有望推進具有放大、開關、調制功能的全光輸入晶體管的實用化進程。

　　上述研究得到國家自然科學基金項目的資助。

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