光電二級管出爐 數毫秒測出紫外線的存在
發布日期：2014-05-21 瀏覽次數 ：840
導讀：近日，《應用物理快報》發表了一篇關于日本新科研成果的報告，報告稱，日本石卷專修大學科學家Shinji Nakagomi帶領團隊成功研發出一種光電二級管，能夠在數毫秒內檢測出紫外線是否存在。
大家都知道，過量的紫外線引起光化學反應，可使人體機能發生一系列變化，尤其是對人體的皮膚、眼睛以及免疫系統等造成危害，所以是人們的防范對象。而臭氧層是大氣平流層中臭氧濃度zui大處，是地球的一個保護層，太陽紫外線輻射大部被其吸收，臭氧層對保護地球上的生命界以及調節地球的氣候都具有為重要的作用。然而，近年來，由于在平流層內運行的飛行器日益增多，人類活動產生的一些痕量氣體如NO。和氯氟烴等進入平流層，使臭氧層遭到破壞，以致于出現了“臭氧層空洞”。由于臭氧層存在空洞，部分紫外線就會“泄漏”進來。因此，監測不同地區紫外線的強度可以獲知當地臭氧層的狀況。
此前，老式的紫外線監測裝置主要部件為真空管。這種設備雖然價格低，但壽命短、體積大，其逐步被光電二管所替代。光電二級管監測紫外線的工作原理為：光電二管內部具有一個名為PN結的結構，這種結構由兩塊相同的半導體組成，其中一塊半導體帶有正電荷，另一塊帶有負電荷。當高能量的光（如紫外線等）照射在PN結上時，電流即在兩塊半導體中產生，進而反映出高能量光的存在。
普通光電二管主要由氮化鋁或金剛石構成，只能監測到特定頻率的紫外線。新的研究發現，氧化鎵材料對所有頻率的紫外線均有較強敏感性，這意味理論上通過該材料制作的裝置將可以監測所有頻率的紫外線。同時，氧化鎵材料還對自然光不敏感，使其在監測紫外線時，能夠擺脫自然光的干擾。但是，如何研制出帶有正電荷的氧化鎵，也就是P型氧化鎵半導體是一個技術難題。
為此，日本石卷專修大學科學家Shinji Nakagomi及其團隊研究出一種與PN結不同的結構，其被稱為“異質結”。這種結構由兩塊不同半導體組成，其中氧化鎵材料作為N型半導體，碳化硅材料作為P型半導體，兩者結合工作，避免了帶有正電荷的氧化鎵難以制作的問題。
通過實驗，此次研發的二管繼承了氧化鎵材料的優點，具有覆蓋所有種類紫外線和對自然光不敏感雙重特性。同時，這一光電二管還對紫外線具有高敏感度的，其測定紫外線時的反應時間只需數毫秒。該研究成果日前發表于《應用物理快報》。
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