Une équipe internationale de chercheurs de Russie et d'Inde a créé un photodétecteur UV à bande étroite basé sur des nanocristaux d'oxyde d'indium noyés dans une fine couche d'oxyde d'aluminium

Les points quantiques semi-conducteurs (des nanocristaux de quelques nanomètres seulement) ont attiré l'attention des chercheurs en raison des effets dépendants de la taille qui déterminent leurs nouvelles propriétés électriques et optiques. En modifiant la taille de ces objets, il est possible d'ajuster la longueur d'onde de l'émission qu'ils absorbent, mettant ainsi en œuvre des photodétecteurs sélectifs, y compris ceux pour le rayonnement UV.

Les photodétecteurs UV à bande étroite trouvent une application dans de nombreux domaines, notamment en biomédecine où ils sont utilisés pour la détection par fluorescence ou la photothérapie UV. Les matériaux couramment utilisés dans la fabrication de tels photorécepteurs sont des oxydes et nitrures à large bande interdite, qui offrent une plus grande plage de températures de fonctionnement et de transparence pour la lumière visible et solaire en plus d'une plus petite taille de l'appareil.

L'oxyde d'indium (In2O3) est un oxyde semi-conducteur transparent à large bande interdite avec une bande interdite directe d'environ 3,6 eV et une bande interdite indirecte d'environ 2,5 eV. Il est bien connu que des photodétecteurs UV hautement sensibles peuvent être créés à base d'In2O3.

Selon Alexeï Mikhaïlov, chef du laboratoire de l'Institut de recherche UNN en physique et technologie, des chercheurs et leurs collègues indiens de l'Indian Institute of Technology Jodhpur et de l'Indian Institute of Technology Ropar ont réussi à synthétiser des nanocristaux d'In2O3 dans un film d'oxyde d'aluminium (Al2O3) sur du silicium en implantant des ions indium.

L'implantation ionique est une méthode de base de la technologie électronique moderne, ce qui permet de contrôler la taille des inclusions permettant ainsi d'ajuster les propriétés optiques du photodétecteur. La matrice Al2O3 utilisée pour les nanocristaux d'oxyde d'indium offre certains avantages par rapport aux autres diélectriques en ce que ce matériau à large bande interdite (8,9 eV) est transparent pour une large gamme de longueurs d'onde.

« Dans le cadre de notre travail, nous avons réussi à obtenir une réduction significative du courant d'obscurité (plus de deux fois par rapport à un photodétecteur similaire basé sur des nanofils In2O3). En intégrant la phase In2O3 dans la matrice large bande et grâce à son faible courant d'obscurité, le nouveau photodétecteur affiche des valeurs record de réactivité et d'efficacité quantique externe, " note Alexeï Mikhaïlov.

La bande de sensibilité dans la gamme UV a une largeur de seulement 60 nm et présente un taux de réjection UV-visible élevé (jusqu'à 8400). Ce photodétecteur convient parfaitement aux applications pratiques telles que les photodétecteurs à spectre sélectif à bande étroite. La conception du dispositif basée sur des nanocristaux synthétisés par ions pourrait fournir une nouvelle approche pour la réalisation d'un photodétecteur visible-aveugle.