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 o wysokiej czułości i dużej szybkości reakcji.fotodetektorpoprzez sprzężone efekty piroelektryczne i fotoprzewodzące na interfejsie, a odpowiednie badania zostały opublikowane w czasopiśmie „Advanced Materials”.detektory fotoelektryczne(od głębokiego ultrafioletu (DUV) do pasm rentgenowskich) są kluczowe w wielu dziedzinach, w tym w bezpieczeństwie narodowym, medycynie i naukach przemysłowych.
Jednak obecne materiały półprzewodnikowe, takie jak Si i α-Se, charakteryzują się dużym prądem upływu i niskim współczynnikiem absorpcji promieniowania rentgenowskiego, co utrudnia spełnienie wymagań detekcji o wysokiej wydajności. Z kolei materiały półprzewodnikowe z tlenkiem galu o szerokiej przerwie energetycznej (WBG) wykazują duży potencjał w zakresie detekcji fotoelektrycznej o wysokiej energii. Jednak ze względu na nieuniknioną pułapkę głęboką po stronie materiału i brak efektywnej konstrukcji urządzenia, trudno jest zrealizować detektory fotonów o wysokiej czułości i 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. Połączenie efektu piroelektrycznego na interfejsie z efektem fotoprzewodnictwa znacznie poprawiło wydajność detekcji. Detektor PPD wykazał wysoką czułość zarówno na promieniowanie DUV, jak i promieniowanie rentgenowskie, ze współczynnikami odpowiedzi odpowiednio do 104A/W i 105μC×Gyair-1/cm², ponad 100 razy wyższymi niż w przypadku poprzednich detektorów wykonanych z podobnych materiałów. Ponadto, efekt piroelektryczny na interfejsie, wywołany symetrią biegunową obszaru zubożenia PGR-GaOX, może zwiększyć szybkość reakcji detektora 105-krotnie, do 0,1 ms. W porównaniu z konwencjonalnymi fotodiodami, detektory PPDS z własnym zasilaniem generują wyższe wzmocnienia dzięki polom piroelektrycznym podczas przełączania światła.
Ponadto PPD może pracować w trybie polaryzacji, w którym wzmocnienie jest silnie zależne od napięcia polaryzacji, a ultrawysokie wzmocnienie można uzyskać poprzez zwiększenie napięcia polaryzacji. PPD ma duży potencjał zastosowań w systemach poprawy obrazowania o niskim zużyciu energii i wysokiej czułości. Niniejsza praca dowodzi nie tylko, że GaOX jest obiecującym materiałem.fotodetektor wysokoenergetycznymateriał, ale także przedstawia nową strategię realizacji wysokowydajnych fotodetektorów o dużej energii.
Czas publikacji: 10.09.2024