Infracrveno zračenje niskog pragafotodetektor lavine
Infracrveni lavinski fotodetektor (APD fotodetektor) je klasapoluprovodnički fotoelektrični uređajikoji proizvode veliko pojačanje putem efekta kolizijske ionizacije, kako bi se postigla sposobnost detekcije nekoliko fotona ili čak pojedinačnih fotona. Međutim, kod konvencionalnih APD fotodetektorskih struktura, proces raspršenja neravnotežnih nosioca dovodi do gubitka energije, tako da napon praga lavine obično mora dostići 50-200 V. To postavlja veće zahtjeve na pogonski napon uređaja i dizajn kola za očitavanje, povećavajući troškove i ograničavajući širu primjenu.
Nedavno su kineska istraživanja predložila novu strukturu detektora lavine u bliskom infracrvenom području s niskim naponom praga lavine i visokom osjetljivošću. Baziran na samodopiranju homospoja atomskog sloja, detektor lavine rješava štetno raspršenje izazvano defektnim stanjem na granici, što je neizbježno kod heterospoja. U međuvremenu, jako lokalno "vršno" električno polje izazvano narušavanjem translacijske simetrije koristi se za pojačavanje kulonske interakcije između nosilaca, suzbijanje raspršenja kojim dominiraju fononski modovi izvan ravnine i postizanje visoke efikasnosti udvostručenja neravnotežnih nosilaca. Na sobnoj temperaturi, energija praga je blizu teorijske granice Eg (Eg je zabranjena zona poluprovodnika), a osjetljivost detekcije detektora infracrvene lavine je do nivoa od 10000 fotona.
Ova studija se zasniva na homospojci (dvodimenzionalni halkogenid prelaznog metala, TMD) samodopiranog volframovog diselenida (WSe₂) u atomskom sloju kao pojačavajućem mediju za lavine nosioca naboja. Narušavanje prostorne translacijske simetrije postiže se dizajniranjem mutacije topografije kako bi se indukovalo jako lokalno "šiljasto" električno polje na interfejsu mutantnog homospoja.
Osim toga, debljina atoma može potisnuti mehanizam raspršenja kojim dominira fononski mod, te ostvariti proces ubrzanja i množenja neravnotežnih nosioca s vrlo malim gubicima. Ovo dovodi energiju praga lavine na sobnoj temperaturi blizu teorijske granice, tj. zabranjene zone poluprovodničkog materijala, npr. Napon praga lavine smanjen je sa 50 V na 1,6 V, što je istraživačima omogućilo korištenje zrelih niskonaponskih digitalnih kola za pokretanje lavine.fotodetektorkao i pogonske diode i tranzistori. Ova studija ostvaruje efikasnu konverziju i korištenje energije neravnotežnih nosioca kroz dizajn efekta multiplikacije lavine niskog praga, što pruža novu perspektivu za razvoj sljedeće generacije visoko osjetljive tehnologije infracrvene detekcije lavina niskog praga i visokog pojačanja.
Vrijeme objave: 16. april 2025.