내부 광방출(Internal photoemission, IPE)은 대폭 밴드갭 반도체 재료를 사용하여 근적외선 파장에서 서브밴드갭 광검출을 구현할 수 있는 유망한 현상이다. 실리콘 기반 서브밴드갭 쇼트키 장벽 포토디텍터(SBPDs)에서 광자-전자 전환 효율을 향상시키기 위해, 선행 연구들은 주로 전기장을 강화하고 광학적 흡수를 증가시키기 위한 수 nm 이하의 나노구조에 초점을 맞춰 왔다. 그러나 본 연구는 기존 접근법과는 다른 방식으로, 뜨거운 캐리어 수송 과정을 정량적으로 설명할 수 있는 엄밀한 양자 효율 분석 프레임워크를 이론적으로 및 실험적으로 제시한다. 뜨거운 캐리어 손실 메커니즘 분석으로부터 도출된 설계 원칙에 따라, 우리는 패턴이 없는 박막 SBPD를 실험적으로 구현하였으며, 이는 기존의 나노구조화 SBPD의 성능을 능가하여 외부 양자 효율 10–3을 초과하였다. 본 연구는 광학적 흡수와 뜨거운 캐리어 생성이 전체 IPE 과정의 일부만을 담당하며, 다른 수송 메커니즘도 전체적 관점에서 신중히 고려되어야 함을 보여 주며, 정량적 양자 효율 분석의 중요성을 시사한다.

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