光电探测器可以将光信号转化为电信号，是一类重要的半导体器件。在光照前后，光电探测器的信号状态可归纳为关态、开态以及整流态三类。在光照后，光电二极管等由整流态向开态转换，光电导和光电晶体管等由关态向开态转换。从光电探测器电学行为的完备性出发，理论上还应存在一类由关态向整流态转换的新型器件。这类新型器件将在高精度成像、光逻辑运算等领域发挥重要作用。
各类光电探测器在光照后的状态转变
近日，中国科学院金属研究所的科研人员提出了一种新型器件：光控二极管。通过异质结的设计与构筑，器件获得了新型光电响应特性，电流状态在光照条件下实现了由关态向整流态的转换，进而构筑出首例无需选通器件的光电存储阵列。该研究以“A photon-controlled diode with a new signal processing behavior”为题在线发表于《国家科学评论》（National Science Review, NSR）。
光控二极管
如上图所示，研究人员使用二硫化钼n/n−结作为沟道，利用石墨烯作为接触电极、六方氮化硼作为光栅层材料，构筑了光控二极管。该器件本质上是由位于正和负极的两个石墨烯/二硫化钼肖特基结和位于沟道的二硫化钼n/n−结串联而成的。在负栅压下，处于截止态的肖特基结将使器件处于全关态；在光照时，氮化硼光栅层将捕获光生载流子，从而屏蔽栅压的调控作用，使肖特基结处于导通态，进而使得二硫化钼n/n−结的整流特性得以呈现，器件处于整流态。该器件具有超过106的电流开关比；作为光电探测器，其响应度超过105 A/W，响应速度小于1s；而当六方氮化硼厚度逐步增加时，光控二极管的器件行为转变为光电存储器，并获得迄今最高的非易失响应度（4.8×107 A/W）和最长的保留时间（6.5×106 s）。
进一步，研究人员设计构筑了3×3像素的光电存储阵列，首次在无选通器件的条件下展现了优异的抗串扰能力；同时，基于器件对不同波长和强度光信号响应的差异，研究人员演示了阵列对光信号的探测及处理功能，表明光控二极管具有实现高集成度、低功耗和智能化光电系统的极大潜力。
无选通器的3×3光电存储阵列
冯顺为该文章的第一作者，韩如月和张莉莉为共同第一作者，孙东明、刘驰、成会明研究员为共同通讯作者。该工作得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目、中科院先导项目、沈阳材料科学国家研究中心等项目支持。
免责声明：本文旨在传递更多科研资讯及分享，所有其他媒、网来源均注明出处，如涉及版权问题，请作者第一时间后台联系，我们将协调进行处理，所有来稿文责自负，两江仅作分享平台。转载请注明出处，如原创内容转载需授权，请联系下方微信号。
