上海技物所氮化物在極弱光下光電導研究獲進展

　　中國科學院上海技術物理研究所紅外物理國家重點實驗室研究員康亭亭等在中科院“百人計劃”支持下，在“極弱光下氮化物光電導研究”方面取得新進展。

　　研究人員以極限條件（即弱光、極低溫、強磁場）下的光電實驗物理為主要研究方向，設計以LED（發光二極管）為光源的弱光光電導測量系統（下圖），測量InN的光電導行為。以光的功率密度為指標，入射光強度范圍在10-9-10-6W/cm2之間[僅相當于滿月時地面上月光強度(~10-7W/cm2)]。國際上光電導研究都使用強光(0.1-100W/cm2)，是實驗用光強的10萬到10億倍。研究人員發現InN“負持續光電導”在弱光時完全消失，而它在強光下的表現的行為也符合光加熱效應的三個特征：(1)符合熱效應趨勢；(2)長的弛豫時間；(3)隨溫度下降而增強。結果證明：InN“負持續光電導”來源于光加熱效應，表明InN具有很強的電子-晶格作用；InN:Mg中具有n型到P型的轉變，也不再受到光電導結果的支持。實驗結果證明在光電導研究中不考慮光加熱效應的研究方法是完全不正確的。所得結果發表在氮化物領域刊物Applied Physics Letters上。

　　光電導(photoconductivity)測量是研究材料光電性質的重要方法，其研究的是物體在電磁波照射下的電學性質變化。自從W. Smith在1873年對硒的光電導行為開展研究以來，光電導一直是光電子學、凝聚態物理等學科中重要的研究方向，并直接導致了光探測器這一應用領域的建立與發展。但是由于強光（主要是激光）的采用，該領域一直飽受爭議。另一方面，氮化物作為第三代半導體，在消費電子學和白光照明等領域中有著廣泛的應用。赤崎勇、天野浩和中村修二因為在氮化物領域的貢獻而獲得2014年諾貝爾物理學獎。氮化銦(InN)作為三族氮化物中唯一禁帶寬度位于紅外(~0.7eV)的材料，在基于氮化物的紅外探測器、全光譜高性能太陽能電池等應用中具有重要的應用前景。最近，在InN領域，多個研究組在Phys. Rev. B、Appl. Phys. Lett.、Sci. Rep.等著名學術期刊上陸續報道了InN中存在所謂的“負持續光電導”(negative persistent photoconductivity, NPPC)，即：InN在強光（激光）照射之后，電導會緩慢下降(即所謂的“負”光電導)。