Penyelidikan Baharu tentang Pengesan Foto Avalanche Dimensi Rendah
Pengesanan kepekaan tinggi bagi teknologi beberapa foton atau bahkan foton tunggal mempunyai prospek aplikasi yang ketara dalam bidang seperti pengimejan cahaya malap, penderiaan jauh dan telemetri, serta komunikasi kuantum. Antaranya, avalanche photodetectors (APD) telah menjadi hala tuju penting dalam bidang penyelidikan peranti optoelektronik kerana saiznya yang kecil, kecekapan tinggi dan penyepaduan yang mudah. Nisbah isyarat kepada hingar (SNR) ialah penunjuk penting APD Photodetector, yang memerlukan keuntungan tinggi dan arus gelap yang rendah. Penyelidikan mengenai heterojunctions van der Waals bahan dua dimensi (2D) menunjukkan prospek yang luas dalam pembangunan APD berprestasi tinggi. Penyelidik dari China memilih bahan semikonduktor dua dimensi bipolar WSe₂ sebagai bahan fotosensitif dan menyediakan struktur Pt/WSe₂/Ni dengan telitiPengesan Foto APDdengan fungsi kerja padanan terbaik untuk menyelesaikan masalah bunyi gain yang wujud pada APD tradisional.
Penyelidik telah mencadangkan satupengesan foto runtuhan saljiberdasarkan struktur Pt/WSe₂/Ni, mencapai pengesanan yang sangat sensitif terhadap isyarat cahaya yang sangat lemah pada tahap fW pada suhu bilik. Mereka memilih bahan semikonduktor dua dimensi WSe₂, yang mempunyai sifat elektrik yang sangat baik, dan menggabungkannya dengan bahan elektrod Pt dan Ni untuk berjaya membangunkan jenis pengesan foto salji yang baharu. Dengan mengoptimumkan padanan fungsi kerja dengan tepat antara Pt, WSe₂ dan Ni, mekanisme pengangkutan telah direka yang boleh menyekat pembawa gelap secara berkesan sambil secara terpilih membenarkan pembawa yang dijana foto melaluinya. Mekanisme ini dengan ketara mengurangkan lebihan hingar yang disebabkan oleh pengionan kesan pembawa, membolehkan pengesan foto mencapai pengesanan isyarat optik yang sangat sensitif pada tahap hingar yang sangat rendah.
Kajian ini menunjukkan peranan penting kejuruteraan bahan dan pengoptimuman antara muka dalam meningkatkan prestasipengesan foto. Melalui reka bentuk elektrod dan bahan dua dimensi yang bijak, kesan perisai pembawa gelap telah dicapai, mengurangkan gangguan bunyi dengan ketara dan meningkatkan lagi kecekapan pengesanan. Prestasi pengesan ini bukan sahaja dicerminkan dalam ciri fotoelektriknya, tetapi juga mempunyai prospek aplikasi yang luas. Dengan penyekatan arus gelap yang berkesan pada suhu bilik dan penyerapan pembawa janaan foto yang cekap, pengesan foto ini amat sesuai untuk pengesanan isyarat cahaya yang lemah dalam bidang seperti pemantauan alam sekitar, pemerhatian astronomi dan komunikasi optik. Pencapaian penyelidikan ini bukan sahaja memberikan idea baharu untuk pembangunan pengesan foto bahan berdimensi rendah, tetapi juga menawarkan rujukan baharu untuk penyelidikan dan pembangunan masa depan peranti optoelektronik berprestasi tinggi dan berkuasa rendah.
Masa siaran: Ogos-27-2025