Pengesan foto sensitiviti tinggi baharu

Pengesan foto sensitiviti tinggi baharu

Baru-baru ini, pasukan penyelidik di Akademi Sains China (CAS) berdasarkan Bahan Gallium oksida (PGR-GaOX) yang kaya dengan galium polihabluran (PGR-GaOX) mencadangkan buat pertama kalinya strategi reka bentuk baharu untuk pengesan foto tinggi berkelajuan tinggi dan sensitiviti tinggi melalui piroelektrik antara muka berganding. dan kesan fotokonduktiviti, dan penyelidikan yang berkaitan telah diterbitkan dalam Bahan Termaju. Pengesan fotoelektrik bertenaga tinggi (untuk jalur ultraviolet dalam (DUV) hingga sinar-X) adalah kritikal dalam pelbagai bidang, termasuk keselamatan negara, perubatan dan sains perindustrian.

Walau bagaimanapun, bahan semikonduktor semasa seperti Si dan α-Se mempunyai masalah arus bocor yang besar dan pekali penyerapan sinar-X yang rendah, yang sukar untuk memenuhi keperluan pengesanan berprestasi tinggi. Sebaliknya, bahan galium oksida semikonduktor jurang jalur lebar (WBG) menunjukkan potensi besar untuk pengesanan fotoelektrik bertenaga tinggi. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh perangkap tahap dalam yang tidak dapat dielakkan pada bahagian bahan dan kekurangan reka bentuk yang berkesan pada struktur peranti, adalah mencabar untuk merealisasikan kepekaan tinggi dan pengesan foton tenaga tinggi berkelajuan tinggi berdasarkan semikonduktor jurang jalur lebar. Untuk menangani cabaran ini, pasukan penyelidik di China telah mereka bentuk diod fotokonduktif (PPD) piroelektrik berdasarkan PGR-GaOX buat kali pertama. Dengan menggandingkan kesan piroelektrik antara muka dengan kesan fotokonduktiviti, prestasi pengesanan bertambah baik dengan ketara. PPD menunjukkan kepekaan yang tinggi kepada kedua-dua DUV dan sinar-X, dengan kadar tindak balas sehingga 104A/W dan 105μC×Gyair-1/cm2, masing-masing, lebih daripada 100 kali lebih tinggi daripada pengesan sebelumnya yang diperbuat daripada bahan serupa. Di samping itu, kesan piroelektrik antara muka yang disebabkan oleh simetri kutub kawasan pengurangan PGR-GaOX boleh meningkatkan kelajuan tindak balas pengesan sebanyak 105 kali kepada 0.1ms. Berbanding dengan fotodiod konvensional, mod berkuasa sendiri PPDS menghasilkan keuntungan yang lebih tinggi disebabkan oleh medan piroelektrik semasa pensuisan lampu.

Di samping itu, PPD boleh beroperasi dalam mod pincang, di mana keuntungan sangat bergantung pada voltan pincang, dan keuntungan ultra tinggi boleh dicapai dengan meningkatkan voltan pincang. PPD mempunyai potensi aplikasi yang hebat dalam penggunaan tenaga yang rendah dan sistem peningkatan pengimejan sensitiviti tinggi. Kerja ini bukan sahaja membuktikan bahawa GaOX ialah bahan pengesan foto tenaga tinggi yang menjanjikan, tetapi juga menyediakan strategi baharu untuk merealisasikan pengesan foto tenaga tinggi berprestasi tinggi.