Νέοςφωτοανιχνευτής υψηλής ευαισθησίας
Πρόσφατα, μια ερευνητική ομάδα στην Κινεζική Ακαδημία Επιστημών (CAS) βασισμένη σε πολυκρυσταλλικά υλικά οξειδίου του γαλλίου πλούσια σε γάλλιο (PGR-GaOX) πρότεινε για πρώτη φορά μια νέα στρατηγική σχεδιασμού για υψηλή ευαισθησία και υψηλή ταχύτητα απόκρισης.φωτοανιχνευτήςμέσω συζευγμένων πυροηλεκτρικών και φωτοαγωγιμικών φαινομένων διεπαφής, και η σχετική έρευνα δημοσιεύτηκε στο Advanced Materials. Υψηλής ενέργειαςφωτοηλεκτρικοί ανιχνευτές(για ζώνες βαθιάς υπεριώδους ακτινοβολίας (DUV) έως ακτίνων Χ) είναι κρίσιμες σε μια ποικιλία τομέων, συμπεριλαμβανομένης της εθνικής ασφάλειας, της ιατρικής και της βιομηχανικής επιστήμης.
Ωστόσο, τα τρέχοντα ημιαγωγικά υλικά όπως το Si και το α-Se παρουσιάζουν τα προβλήματα του μεγάλου ρεύματος διαρροής και του χαμηλού συντελεστή απορρόφησης ακτίνων Χ, γεγονός που είναι δύσκολο να καλυφθούν οι ανάγκες ανίχνευσης υψηλής απόδοσης. Αντίθετα, τα ημιαγωγικά υλικά οξειδίου του γαλλίου με ευρύ φάσμα ζώνης (WBG) παρουσιάζουν μεγάλες δυνατότητες για φωτοηλεκτρική ανίχνευση υψηλής ενέργειας. Ωστόσο, λόγω της αναπόφευκτης παγίδευσης βαθιάς στάθμης από την πλευρά του υλικού και της έλλειψης αποτελεσματικού σχεδιασμού στη δομή της συσκευής, είναι δύσκολο να υλοποιηθούν ανιχνευτές φωτονίων υψηλής ενέργειας υψηλής ευαισθησίας και ταχύτητας απόκρισης που βασίζονται σε ημιαγωγούς με ευρύ φάσμα ζώνης. Για να αντιμετωπίσει αυτές τις προκλήσεις, μια ερευνητική ομάδα στην Κίνα σχεδίασε για πρώτη φορά μια πυροηλεκτρική φωτοαγώγιμη δίοδο (PPD) βασισμένη στο PGR-GaOX. Συνδυάζοντας το πυροηλεκτρικό φαινόμενο της διεπαφής με το φαινόμενο φωτοαγωγιμότητας, η απόδοση ανίχνευσης βελτιώνεται σημαντικά. Το PPD έδειξε υψηλή ευαισθησία τόσο στις ακτίνες DUV όσο και στις ακτίνες Χ, με ρυθμούς απόκρισης έως 104A/W και 105μC×Gyair-1/cm2, αντίστοιχα, περισσότερο από 100 φορές υψηλότερους από προηγούμενους ανιχνευτές κατασκευασμένους από παρόμοια υλικά. Επιπλέον, το πυροηλεκτρικό φαινόμενο της διεπαφής που προκαλείται από την πολική συμμετρία της περιοχής εξάντλησης PGR-GaOX μπορεί να αυξήσει την ταχύτητα απόκρισης του ανιχνευτή κατά 105 φορές στα 0,1ms. Σε σύγκριση με τις συμβατικές φωτοδιόδους, οι αυτοτροφοδοτούμενες φωτοδιόδους PPDS παράγουν υψηλότερα κέρδη λόγω των πυροηλεκτρικών πεδίων κατά την εναλλαγή φωτός.
Επιπλέον, το PPD μπορεί να λειτουργήσει σε λειτουργία πόλωσης, όπου το κέρδος εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την τάση πόλωσης, και εξαιρετικά υψηλό κέρδος μπορεί να επιτευχθεί αυξάνοντας την τάση πόλωσης. Το PPD έχει μεγάλο δυναμικό εφαρμογής σε συστήματα βελτίωσης απεικόνισης χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας και υψηλής ευαισθησίας. Αυτή η εργασία όχι μόνο αποδεικνύει ότι το GaOX είναι ένα πολλά υποσχόμενοφωτοανιχνευτής υψηλής ενέργειαςυλικό, αλλά παρέχει επίσης μια νέα στρατηγική για την υλοποίηση φωτοανιχνευτών υψηλής απόδοσης και υψηλής ενέργειας.
Ώρα δημοσίευσης: 10 Σεπτεμβρίου 2024