Photodetector sensitiviti tinggi baru

BaruPhotodetector sensitiviti yang tinggi

Baru-baru ini, pasukan penyelidikan di Akademi Sains Cina (CAS) berdasarkan bahan-bahan Gallium Oxide Gallium yang kaya dengan polikristalin (PGR-GAOX) yang dicadangkan untuk pertama kalinya strategi reka bentuk baru untuk kepekaan tinggi dan kelajuan tindak balas yang tinggiPhotodetectorMelalui kesan pyroelektrik dan photoconductivity antara muka, dan penyelidikan yang relevan telah diterbitkan dalam bahan canggih. Tenaga tinggiPengesan fotoelektrik(untuk Ultraviolet Deep (DUV) ke Band X-Ray) adalah kritikal dalam pelbagai bidang, termasuk keselamatan negara, perubatan, dan sains perindustrian.

Walau bagaimanapun, bahan semikonduktor semasa seperti Si dan α-SE mempunyai masalah kebocoran besar semasa dan pekali penyerapan sinar-X yang rendah, yang sukar untuk memenuhi keperluan pengesanan prestasi tinggi. Sebaliknya, bahan-bahan galium semikonduktor jurang-band (WBG) menunjukkan potensi besar untuk pengesanan fotoelektrik bertenaga tinggi. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh perangkap tahap mendalam yang tidak dapat dielakkan di bahagian material dan kekurangan reka bentuk yang berkesan pada struktur peranti, adalah mencabar untuk merealisasikan kepekaan yang tinggi dan kelajuan tindak balas yang tinggi pengesan foton tenaga tinggi berdasarkan semikonduktor jurang jalur lebar. Untuk menangani cabaran-cabaran ini, pasukan penyelidikan di China telah merancang diod photoconductive pyroelektrik (PPD) berdasarkan PGR-GAOX untuk kali pertama. Dengan menggabungkan kesan pyroelektrik antara muka dengan kesan photoconductivity, prestasi pengesanan meningkat dengan ketara. PPD menunjukkan kepekaan yang tinggi kepada kedua-dua DUV dan X-ray, 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 sama. Di samping itu, kesan pyroelektrik antara muka yang disebabkan oleh simetri kutub rantau pengurangan PGR-GAOX boleh meningkatkan kelajuan tindak balas pengesan sebanyak 105 kali hingga 0.1ms. Berbanding dengan fotodiod konvensional, mod PPD berkuasa sendiri menghasilkan keuntungan yang lebih tinggi disebabkan oleh medan pyroelektrik semasa penukaran cahaya.

Di samping itu, PPD boleh beroperasi dalam mod bias, di mana keuntungan sangat bergantung kepada voltan bias, dan keuntungan ultra tinggi dapat dicapai dengan meningkatkan voltan bias. PPD mempunyai potensi aplikasi yang hebat dalam penggunaan tenaga yang rendah dan sistem peningkatan pencitraan sensitiviti yang tinggi. Kerja ini bukan sahaja membuktikan bahawa Gaox adalah yang menjanjikanPhotodetector tenaga tinggiBahan, tetapi juga menyediakan strategi baru untuk merealisasikan photodetector tenaga tinggi prestasi tinggi.