Nowyfotodetektor o wysokiej czułości
Niedawno zespół badawczy Chińskiej Akademii Nauk (CAS) w oparciu o polikrystaliczne materiały z tlenku galu bogate w gal (PGR-GaOX) zaproponował po raz pierwszy nową strategię projektowania zapewniającą wysoką czułość i dużą szybkość reakcji.fotodetektorpoprzez sprzężone efekty piroelektryczne i fotoprzewodnictwa interfejsu, a odpowiednie badania zostały opublikowane w Advanced Materials. Wysokoenergetycznedetektory fotoelektryczne(od głębokiego ultrafioletu (DUV) do pasm rentgenowskich) mają kluczowe znaczenie w wielu dziedzinach, m.in. w bezpieczeństwie narodowym, medycynie i naukach przemysłowych.
Jednak obecne materiały półprzewodnikowe, takie jak Si i α-Se, mają problemy z dużym prądem upływu i niskim współczynnikiem absorpcji promieni rentgenowskich, co utrudnia spełnienie potrzeb wykrywania o wysokiej wydajności. Natomiast materiały półprzewodnikowe z tlenku galu o szerokiej przerwie energetycznej (WBG) wykazują duży potencjał w zakresie wykrywania fotoelektrycznego o wysokiej energii. Jednak ze względu na nieuniknioną pułapkę głębokiego poziomu po stronie materiału i brak efektywnego projektu struktury urządzenia, trudno jest zrealizować detektory fotonów o wysokiej czułości i wysokiej szybkości reakcji oparte na półprzewodnikach o szerokiej przerwie energetycznej. Aby sprostać tym wyzwaniom, zespół badawczy w Chinach po raz pierwszy zaprojektował piroelektryczną diodę fotoprzewodzącą (PPD) opartą na PGR-GaOX. Poprzez połączenie efektu piroelektrycznego interfejsu z efektem fotoprzewodnictwa, wydajność wykrywania ulega znacznej poprawie. PPD wykazał wysoką czułość zarówno na DUV, jak i promienie X, ze współczynnikami odpowiedzi do 104A/W i 105μC×Gyair-1/cm2, odpowiednio, ponad 100 razy wyższymi niż w przypadku poprzednich detektorów wykonanych z podobnych materiałów. Ponadto efekt piroelektryczny interfejsu spowodowany symetrią biegunową obszaru zubożenia PGR-GaOX może zwiększyć prędkość odpowiedzi detektora o 105 razy do 0,1 ms. W porównaniu do konwencjonalnych fotodiod, samozasilane PPDS generują większe wzmocnienia z powodu pól piroelektrycznych podczas przełączania światła.
Ponadto PPD może działać w trybie polaryzacji, w którym wzmocnienie jest silnie zależne od napięcia polaryzacji, a ultrawysokie wzmocnienie można osiągnąć poprzez zwiększenie napięcia polaryzacji. PPD ma duży potencjał zastosowania w systemach o niskim zużyciu energii i wysokiej czułości. Ta praca nie tylko dowodzi, że GaOX jest obiecującymfotodetektor o wysokiej energiimateriału, ale także przedstawia nową strategię realizacji wysokowydajnych fotodetektorów o dużej energii.
Czas publikacji: 10-09-2024