Novéfotodetektor s vysokou citlivosťou
Nedávno výskumný tím Čínskej akadémie vied (CAS) založený na polykryštalických materiáloch z oxidu gália bohatého na gálium (PGR-GaOX) po prvýkrát navrhol novú dizajnovú stratégiu pre vysokú citlivosť a vysokú rýchlosť odozvy.fotodetektorprostredníctvom spojeného rozhrania pyroelektrických a fotovodivých efektov a príslušný výskum bol publikovaný v Advanced Materials. Vysokoenergetickýfotoelektrické 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 na báze 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 nielenže dokazuje, že GaOX je sľubnývysokoenergetický fotodetektormateriál, ale tiež poskytuje novú stratégiu na realizáciu vysokovýkonných fotodetektorov s vysokou energiou.
Čas odoslania: 10. september 2024