Barupengesan foto kepekaan tinggi
Baru-baru ini, sebuah pasukan penyelidikan di Akademi Sains China (CAS) berdasarkan Bahan Galium oksida kaya galium polikristalin (PGR-GaOX) telah mencadangkan buat kali pertama strategi reka bentuk baharu untuk kepekaan tinggi dan kelajuan tindak balas tinggi.pengesan fotomelalui kesan piroelektrik dan fotokonduktiviti antara muka bergandingan, dan kajian yang berkaitan telah diterbitkan dalam Bahan Termaju. Tenaga tinggipengesan fotoelektrik(untuk jalur ultraungu 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 aras dalam yang tidak dapat dielakkan pada bahagian bahan dan kekurangan reka bentuk yang berkesan pada struktur peranti, adalah mencabar untuk merealisasikan pengesan foton tenaga tinggi dengan kepekaan tinggi dan kelajuan tindak balas tinggi berdasarkan semikonduktor jurang jalur lebar. Untuk menangani cabaran ini, satu pasukan penyelidikan di China telah mereka bentuk diod fotokonduktif piroelektrik (PPD) berdasarkan PGR-GaOX buat kali pertama. Dengan menggabungkan kesan piroelektrik antara muka dengan kesan fotokonduktiviti, prestasi pengesanan meningkat dengan ketara. PPD menunjukkan kepekaan yang tinggi terhadap 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 yang serupa. Di samping itu, kesan piroelektrik antara muka yang disebabkan oleh simetri kutub kawasan susutan PGR-GaOX boleh meningkatkan kelajuan tindak balas pengesan sebanyak 105 kali ganda kepada 0.1ms. Berbanding dengan fotodiod konvensional, PPDS mod berkuasa kendiri menghasilkan gandaan yang lebih tinggi disebabkan oleh medan piroelektrik semasa pensuisan cahaya.
Di samping itu, PPD boleh beroperasi dalam mod bias, di mana gandaan sangat bergantung pada voltan bias, dan gandaan ultra tinggi boleh dicapai dengan meningkatkan voltan bias. PPD mempunyai potensi aplikasi yang besar dalam penggunaan tenaga yang rendah dan sistem peningkatan pengimejan sensitiviti tinggi. Kerja ini bukan sahaja membuktikan bahawa GaOX merupakanfotodetektor tenaga tinggibahan, tetapi juga menyediakan strategi baharu untuk merealisasikan fotodetektor tenaga tinggi berprestasi tinggi.
Masa siaran: 10-Sep-2024