光电二级管出炉 数毫秒测出紫外线的存在

发布日期：2014-05-21 浏览次数 ：696

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导读：近日，《应用物理快报》发表了一篇关于日本新科研成果的报告，报告称，日本石卷专修大学科学家Shinji Nakagomi带领团队成功研发出一种光电二级管，能够在数毫秒内检测出紫外线是否存在。

          大家都知道，过量的紫外线引起光化学反应，可使人体机能发生一系列变化，尤其是对人体的皮肤、眼睛以及免疫系统等造成危害，所以是人们的防范对象。而臭氧层是大气平流层中臭氧浓度zui大处，是地球的一个保护层，太阳紫外线辐射大部被其吸收，臭氧层对保护地球上的生命界以及调节地球的气候都具有为重要的作用。然而，近年来，由于在平流层内运行的飞行器日益增多，人类活动产生的一些痕量气体如NO。和氯氟烃等进入平流层，使臭氧层遭到破坏，以致于出现了“臭氧层空洞”。由于臭氧层存在空洞，部分紫外线就会“泄漏”进来。因此，监测不同地区紫外线的强度可以获知当地臭氧层的状况。

 此前，老式的紫外线监测装置主要部件为真空管。这种设备虽然价格低，但寿命短、体积大，其逐步被光电二管所替代。光电二级管监测紫外线的工作原理为：光电二管内部具有一个名为PN结的结构，这种结构由两块相同的半导体组成，其中一块半导体带有正电荷，另一块带有负电荷。当高能量的光（如紫外线等）照射在PN结上时，电流即在两块半导体中产生，进而反映出高能量光的存在。

普通光电二管主要由氮化铝或金刚石构成，只能监测到特定频率的紫外线。新的研究发现，氧化镓材料对所有频率的紫外线均有较强敏感性，这意味理论上通过该材料制作的装置将可以监测所有频率的紫外线。同时，氧化镓材料还对自然光不敏感，使其在监测紫外线时，能够摆脱自然光的干扰。但是，如何研制出带有正电荷的氧化镓，也就是P型氧化镓半导体是一个技术难题。

为此，日本石卷专修大学科学家Shinji Nakagomi及其团队研究出一种与PN结不同的结构，其被称为“异质结”。这种结构由两块不同半导体组成，其中氧化镓材料作为N型半导体，碳化硅材料作为P型半导体，两者结合工作，避免了带有正电荷的氧化镓难以制作的问题。

 通过实验，此次研发的二管继承了氧化镓材料的优点，具有覆盖所有种类紫外线和对自然光不敏感双重特性。同时，这一光电二管还对紫外线具有高敏感度的，其测定紫外线时的反应时间只需数毫秒。该研究成果日前发表于《应用物理快报》。