Visokoperformansni samostalni pogoninfracrveni fotodetektor
infracrvenofotodetektorIma karakteristike snažne sposobnosti protiv interferencije, snažnog prepoznavanja ciljeva, rada u svim vremenskim uslovima i dobre prikrivenosti. Igra sve važniju ulogu u oblastima kao što su medicina, vojska, svemirska tehnologija i inženjerstvo zaštite okoliša. Među njima su i samohodni...fotoelektrična detekcijaČip koji može samostalno raditi bez vanjskog dodatnog napajanja privukao je veliku pažnju u području infracrvene detekcije zbog svojih jedinstvenih performansi (kao što su energetska nezavisnost, visoka osjetljivost i stabilnost, itd.). Nasuprot tome, tradicionalni fotoelektrični čipovi za detekciju, kao što su infracrveni čipovi na bazi silicija ili poluprovodnika sa uskim energetskim razmakom, ne samo da zahtijevaju dodatne napone prednapona za pokretanje odvajanja fotogeneriranih nosioca radi proizvodnje fotostruja, već im je potreban i dodatni sistem za hlađenje kako bi se smanjio termalni šum i poboljšao odziv. Stoga je postalo teško ispuniti nove koncepte i zahtjeve sljedeće generacije infracrvenih čipova za detekciju u budućnosti, kao što su niska potrošnja energije, mala veličina, niska cijena i visoke performanse.
Nedavno su istraživački timovi iz Kine i Švedske predložili novi pin-heterospojni samopokretajući kratkotalasni infracrveni (SWIR) fotoelektrični detekcijski čip baziran na filmovima grafen nanotrake (GNR)/aluminijevom oksidu/monokristalnom silicijumu. Pod kombinovanim efektom optičkog efekta zatvaranja izazvanog heterogenim interfejsom i ugrađenim električnim poljem, čip je pokazao ultra visoke performanse odziva i detekcije pri nultom naponu prednapona. Fotoelektrični detekcijski čip ima brzinu odziva od čak 75,3 A/W u samopokretačkom režimu, brzinu detekcije od 7,5 × 10¹⁴ Jonesa i eksternu kvantnu efikasnost blizu 104%, poboljšavajući performanse detekcije iste vrste silicijumskih čipova za rekordnih 7 redova veličine. Pored toga, pod konvencionalnim režimom pogona, brzina odziva, brzina detekcije i eksterna kvantna efikasnost čipa su visoke do 843 A/W, 10¹⁵ Jonesa i 105%, što su sve najviše vrijednosti zabilježene u trenutnim istraživanjima. U međuvremenu, ovo istraživanje je također demonstriralo primjenu fotoelektričnog detekcijskog čipa u stvarnim uvjetima u područjima optičke komunikacije i infracrvenog snimanja, ističući njegov ogroman potencijal primjene.
Kako bi sistematski proučili fotoelektrične performanse fotodetektora baziranog na grafen nanotrakama /Al₂O₃/ monokristalnom silicijumu, istraživači su testirali njegove statičke (kriva struja-napon) i dinamičke karakteristične odzive (kriva struja-vrijeme). Kako bi sistematski procijenili optičke karakteristike odziva fotodetektora od grafen nanotrake /Al₂O₃/ monokristalnog silicija pod različitim naponima prednapona, istraživači su izmjerili dinamički odziv struje uređaja pri naponima prednapona od 0 V, -1 V, -3 V i -5 V, sa gustinom optičke snage od 8,15 μW/cm². Fotostruja se povećava sa obrnutim naponom prednapona i pokazuje brzu brzinu odziva pri svim naponima prednapona.
Konačno, istraživači su izradili sistem za snimanje i uspješno postigli samostalno snimanje kratkotalasnog infracrvenog zračenja. Sistem radi pod nultom pristranošću i uopće ne troši energiju. Sposobnost snimanja fotodetektora procijenjena je korištenjem crne maske sa slovom "T" uzorkom (kao što je prikazano na Slici 1).
Zaključno, ovo istraživanje je uspješno proizvelo fotodetektore sa vlastitim napajanjem na bazi grafenskih nanotraka i postiglo rekordno visoku stopu odziva. U međuvremenu, istraživači su uspješno demonstrirali optičke komunikacijske i slikovne mogućnosti ovog...visoko responzivni fotodetektorOvo istraživačko dostignuće ne samo da pruža praktičan pristup razvoju grafenskih nanotraka i optoelektronskih uređaja na bazi silicija, već i pokazuje njihove odlične performanse kao samostalnih kratkotalasnih infracrvenih fotodetektora.
Vrijeme objave: 28. april 2025.