Fotodetektor i ri me ndjeshmëri të lartë

Fotodetektor i ri me ndjeshmëri të lartë

Kohët e fundit, një ekip hulumtues në Akademinë Kineze të Shkencave (CAS) i bazuar në Materialet polikristaline të oksidit të galiumit të pasura me galium (PGR-GaOX) propozoi për herë të parë një strategji të re projektimi për fotodetektor të lartë të ndjeshmërisë dhe shpejtësisë së lartë të reagimit përmes ndërfaqes së ndërlidhur piroelektrike. dhe efektet e fotopërçueshmërisë, dhe hulumtimi përkatës u botua në Advanced Materials. Detektorët fotoelektrikë me energji të lartë (për rrezet e thella ultravjollcë (DUV) në rrezet X) janë kritike në një sërë fushash, duke përfshirë sigurinë kombëtare, mjekësinë dhe shkencën industriale.

Megjithatë, materialet gjysmëpërçuese aktuale si Si dhe α-Se kanë problemet e rrymës së madhe të rrjedhjes dhe koeficientit të ulët të absorbimit të rrezeve X, gjë që është e vështirë të plotësojë nevojat e zbulimit me performancë të lartë. Në të kundërt, materialet e oksidit të galiumit gjysmëpërçues me brez të gjerë (WBG) tregojnë potencial të madh për zbulimin fotoelektrik me energji të lartë. Megjithatë, për shkak të kurthit të pashmangshëm të nivelit të thellë në anën e materialit dhe mungesës së dizajnit efektiv në strukturën e pajisjes, është sfiduese të realizohen detektorë fotonësh me ndjeshmëri të lartë dhe shpejtësi të lartë të reagimit të bazuar në gjysmëpërçues të hendekut me brez të gjerë. Për të adresuar këto sfida, një ekip kërkimor në Kinë ka projektuar për herë të parë një diodë fotopërçuese piroelektrike (PPD) bazuar në PGR-GaOX. Duke bashkuar efektin piroelektrik të ndërfaqes me efektin e fotopërçueshmërisë, performanca e zbulimit përmirësohet ndjeshëm. PPD tregoi ndjeshmëri të lartë si ndaj rrezeve DUV ashtu edhe ndaj rrezeve X, me shkallë reagimi deri në 104A/W dhe 105μC×Gyair-1/cm2, përkatësisht, më shumë se 100 herë më të larta se detektorët e mëparshëm të bërë nga materiale të ngjashme. Për më tepër, efekti piroelektrik i ndërfaqes i shkaktuar nga simetria polare e rajonit të varfërimit PGR-GaOX mund të rrisë shpejtësinë e përgjigjes së detektorit me 105 herë në 0.1ms. Krahasuar me fotodiodat konvencionale, modaliteti i vetë-fuqishëm PPDS prodhon fitime më të larta për shkak të fushave piroelektrike gjatë ndërrimit të dritës.

Për më tepër, PPD mund të funksionojë në modalitetin e paragjykimit, ku fitimi varet shumë nga tensioni i paragjykimit dhe fitimi ultra i lartë mund të arrihet duke rritur tensionin e paragjykimit. PPD ka potencial të madh aplikimi në sistemet e përmirësimit të imazhit me konsum të ulët të energjisë dhe ndjeshmëri të lartë. Kjo punë jo vetëm që dëshmon se GaOX është një material premtues fotodetektor me energji të lartë, por gjithashtu ofron një strategji të re për realizimin e fotodetektorëve me performancë të lartë të energjisë së lartë.