Durchmesserabhängiger interner Gewinn in ohmischen Ge-Nanodrähten-Photodetektoren

Wir berichten über einen durchmesserabhängigen Photoleitungsgewinn in intrinsischen Ge-Nanodraht (NW) Photodetektoren. Durch die Anwendung einer Scanning-Photostrombildgebungstechnik liefern wir Beweise dafür, dass der Phototrägertransport durch den Lochdrift entlang der Ge-NWs bestimmt wird, was einen höheren internen Gewinn von bis zu etwa 10(3) aus den dünnen NWs zur Folge hat. Es wurde festgestellt, dass die Größenordnungen sowohl des Gewinns als auch der Photoleitfähigkeit umgekehrt proportional zum NW-Durchmesser im Bereich von 50 bis 300 nm sind. Wir führen unsere Beobachtungen auf die Variation der effektiven Lochträgerdichte bei unterschiedlichen Durchmessern der Ge-NWs zurück, als Ergebnis von Feldeffekten aus der durchmesserabhängigen Population der oberflächengebundenen Elektronen, zusammen mit einer Modellrechnung. Unsere Beobachtungen stellen inhärente Größeneffekte des internen Gewinns in Halbleiter-NWs dar und bieten somit neue Einblicke in die Nano-Optoelektronik.