Nový fotodetektor s vysokou citlivosťou
Nedávno výskumný tím Čínskej akadémie vied (CAS) založený na polykryštalických materiáloch s oxidom gália bohatým na gálium (PGR-GaOX) po prvýkrát navrhol novú dizajnovú stratégiu pre vysokú citlivosť a vysokú rýchlosť odozvy, vysoký fotodetektor prostredníctvom spojeného pyroelektrického rozhrania. a fotovodivé účinky a príslušný výskum bol publikovaný v Advanced Materials. Vysokoenergetické fotoelektrické detektory (pre hlboké ultrafialové (DUV) až röntgenové pásma) sú rozhodujúce v rôznych oblastiach vrátane národnej bezpečnosti, medicíny a priemyselnej vedy.
Súčasné polovodičové materiály, ako sú Si a a-Se, však majú problémy s veľkým únikovým prúdom a nízkym koeficientom absorpcie röntgenového žiarenia, čo je ťažké splniť potreby vysokovýkonnej detekcie. Naproti tomu polovodičové materiály z oxidu gália so širokou šírkou pásma (WBG) vykazujú veľký potenciál pre vysokoenergetickú fotoelektrickú detekciu. Avšak vzhľadom na nevyhnutnú hlbokú pascu na strane materiálu a nedostatok efektívneho dizajnu na štruktúre zariadenia je náročné realizovať vysokoenergetické fotónové detektory s vysokou citlivosťou a vysokou rýchlosťou odozvy založené na polovodičoch so širokým pásmom. Na riešenie týchto výziev výskumný tím v Číne po prvýkrát navrhol pyroelektrickú fotovodivú diódu (PPD) založenú na PGR-GaOX. Spojením pyroelektrického efektu rozhrania s efektom fotovodivosti sa výrazne zlepší detekčný výkon. PPD vykazoval vysokú citlivosť na DUV aj röntgenové lúče, s mierami odozvy až 104A/W a 105μC×Gyair-1/cm2, v tomto poradí, viac ako 100-krát vyššou ako predchádzajúce detektory vyrobené z podobných materiálov. Okrem toho pyroelektrický efekt rozhrania spôsobený polárnou symetriou oblasti vyčerpania PGR-GaOX môže zvýšiť rýchlosť odozvy detektora 105-krát na 0,1 ms. V porovnaní s konvenčnými fotodiódami produkuje PPDS s vlastným napájaním vyššie zisky v dôsledku pyroelektrických polí počas prepínania svetla.
Okrem toho môže PPD pracovať v režime predpätia, kde je zisk vysoko závislý od predpätia a ultravysoký zisk možno dosiahnuť zvýšením predpätia. PPD má veľký aplikačný potenciál v systémoch na vylepšenie obrazu s nízkou spotrebou energie a vysokou citlivosťou. Táto práca nielen dokazuje, že GaOX je sľubný vysokoenergetický fotodetektorový materiál, ale poskytuje aj novú stratégiu na realizáciu vysokovýkonných vysokoenergetických fotodetektorov.
Čas odoslania: 10. september 2024