Makinë e vetëdrejtuar me performancë të lartëfotodetektor infra të kuq
infra të kuqefotodetektorKa karakteristikat e aftësisë së fortë kundër ndërhyrjes, aftësisë së fortë për të njohur objektivat, funksionimit në të gjitha kushtet atmosferike dhe fshehjes së mirë. Po luan një rol gjithnjë e më të rëndësishëm në fusha të tilla si mjekësia, ushtria, teknologjia hapësinore dhe inxhinieria mjedisore. Midis tyre, edhe makinat autonomezbulim fotoelektrikNjë çip që mund të funksionojë në mënyrë të pavarur pa një furnizim shtesë me energji të jashtëm ka tërhequr vëmendje të gjerë në fushën e zbulimit me infra të kuqe për shkak të performancës së tij unike (siç është pavarësia e energjisë, ndjeshmëria dhe stabiliteti i lartë, etj.). Në të kundërt, çipat tradicionalë të zbulimit fotoelektrik, siç janë çipat infra të kuqe me bazë silikoni ose gjysmëpërçues me hapësirë të ngushtë, jo vetëm që kërkojnë tensione shtesë të polarizimit për të nxitur ndarjen e bartësve të fotogjeneruar për të prodhuar fotorryma, por gjithashtu kanë nevojë për sisteme shtesë ftohjeje për të zvogëluar zhurmën termike dhe për të përmirësuar reagimin. Prandaj, është bërë e vështirë të përmbushen konceptet dhe kërkesat e reja të gjeneratës së ardhshme të çipave të zbulimit me infra të kuqe në të ardhmen, siç janë konsumi i ulët i energjisë, madhësia e vogël, kostoja e ulët dhe performanca e lartë.
Kohët e fundit, ekipet kërkimore nga Kina dhe Suedia kanë propozuar një çip të ri detektimi fotoelektrik me valë të shkurtër infra të kuqe (SWIR) të drejtuar vetë me hetero-nyjëzim me gjilpërë, bazuar në filma/aluminë/silic me kristal të vetëm. Nën efektin e kombinuar të efektit të hapjes optike të shkaktuar nga ndërfaqja heterogjene dhe fusha elektrike e integruar, çipi demonstroi performancë ultra të lartë përgjigjeje dhe zbulimi në tension zero të polarizimit. Çipi i detektimit fotoelektrik ka një shkallë përgjigjeje deri në 75.3 A/W në modalitetin e drejtuar vetë, një shkallë zbulimi prej 7.5 × 10¹⁴ Jones dhe një efikasitet kuantik të jashtëm afër 104%, duke përmirësuar performancën e zbulimit të të njëjtit lloj çipash me bazë silikoni me një rekord prej 7 urdhrash madhësie. Përveç kësaj, në modalitetin konvencional të drejtimit, shkalla e përgjigjes, shkalla e zbulimit dhe efikasiteti kuantik i jashtëm i çipit janë të gjitha deri në 843 A/W, 10¹⁵ Jones dhe 105% përkatësisht, të cilat janë vlerat më të larta të raportuara në kërkimet aktuale. Ndërkohë, ky hulumtim demonstroi gjithashtu zbatimin në botën reale të çipit të detektimit fotoelektrik në fushat e komunikimit optik dhe imazherisë infra të kuqe, duke theksuar potencialin e tij të madh të zbatimit.
Për të studiuar sistematikisht performancën fotoelektrike të fotodetektorit të bazuar në nanoshirita grafeni /Al₂O₃/silicon monokristalin, studiuesit testuan përgjigjet e tij statike (kurba e tensionit-rrymës) dhe dinamike (kurba e kohës-rrymës). Për të vlerësuar sistematikisht karakteristikat e reagimit optik të fotodetektorit heterostrukturor të silicit monokristalin me nanoshirit grafeni /Al₂O₃/ nën tensione të ndryshme polarizimi, studiuesit matën reagimin dinamik të rrymës së pajisjes në polarizime 0 V, -1 V, -3 V dhe -5 V, me një dendësi të fuqisë optike prej 8.15 μW/cm². Fotorryma rritet me polarizimin e kundërt dhe tregon një shpejtësi të lartë reagimi në të gjitha tensionet e polarizimit.
Së fundmi, studiuesit ndërtuan një sistem imazherie dhe arritën me sukses imazhe të vetë-fuqizuara të infra të kuqe me valë të shkurtra. Sistemi funksionon me paragjykim zero dhe nuk ka fare konsum energjie. Aftësia e imazherisë së fotodetektorit u vlerësua duke përdorur një maskë të zezë me modelin e shkronjës "T" (siç tregohet në Figurën 1).
Si përfundim, ky hulumtim prodhoi me sukses fotodetektorë të vetë-fuqizuar bazuar në nanoshirita grafeni dhe arriti një shkallë rekord të lartë përgjigjeje. Ndërkohë, studiuesit demonstruan me sukses aftësitë e komunikimit optik dhe imazherisë së këtijfotodetektor me reagim të lartëKy arritje kërkimore jo vetëm që ofron një qasje praktike për zhvillimin e nanoshiritave të grafenit dhe pajisjeve optoelektronike me bazë silici, por gjithashtu demonstron performancën e tyre të shkëlqyer si fotodetektorë infra të kuqe me valë të shkurtra me vetë-fuqi.
Koha e postimit: 28 Prill 2025