Novofotodetektor visoke osjetljivosti
Nedavno je istraživački tim Kineske akademije nauka (CAS), zasnovan na polikristalnim materijalima od galijum oksida bogatim galijumom (PGR-GaOX), prvi put predložio novu strategiju dizajna za visoku osjetljivost i veliku brzinu odziva.fotodetektorputem spregnutih piroelektričnih i fotoprovodljivih efekata na graničnom prostoru, a relevantno istraživanje je objavljeno u časopisu Advanced Materials. High-energyfotoelektrični detektori(za duboko ultraljubičasto (DUV) do rendgensko zračenje) su ključni u raznim oblastima, uključujući nacionalnu sigurnost, medicinu i industrijsku nauku.
Međutim, trenutni poluprovodnički materijali poput Si i α-Se imaju probleme velike struje curenja i niskog koeficijenta apsorpcije X-zraka, što je teško zadovoljiti potrebe visokoučinkovite detekcije. Nasuprot tome, poluprovodnički materijali od galij-oksida sa širokim energetskim procjepom (WBG) pokazuju veliki potencijal za fotoelektričnu detekciju visoke energije. Međutim, zbog neizbježnog dubokog zarobljavanja na strani materijala i nedostatka efikasnog dizajna strukture uređaja, izazovno je realizovati visokoosjetljive i brzo odzivne detektore fotona visoke energije zasnovane na poluprovodnicima sa širokim energetskim procjepom. Kako bi se riješili ovi izazovi, istraživački tim u Kini je prvi put dizajnirao piroelektričnu fotoprovodljivu diodu (PPD) zasnovanu na PGR-GaOX. Spajanjem piroelektričnog efekta na granici sa efektom fotoprovodljivosti, performanse detekcije su značajno poboljšane. PPD je pokazao visoku osjetljivost i na DUV i na X-zrake, sa brzinama odziva do 104A/W i 105μC×Gyair-1/cm2, respektivno, što je više od 100 puta veće od prethodnih detektora napravljenih od sličnih materijala. Pored toga, piroelektrični efekat na granici uzrokovan polarnom simetrijom područja osiromašenja PGR-GaOX može povećati brzinu odziva detektora za 105 puta, na 0,1 ms. U poređenju sa konvencionalnim fotodiodama, PPDS sa vlastitim napajanjem proizvode veće pojačanje zbog piroelektričnih polja tokom prebacivanja svjetla.
Osim toga, PPD može raditi u režimu prednapona, gdje pojačanje uveliko zavisi od napona prednapona, a ultra visoko pojačanje se može postići povećanjem napona prednapona. PPD ima veliki potencijal primjene u sistemima za poboljšanje slike sa niskom potrošnjom energije i visokom osjetljivošću. Ovaj rad ne samo da dokazuje da je GaOX obećavajući...visokoenergetski fotodetektormaterijal, ali i pruža novu strategiju za realizaciju visokoperformansnih fotodetektora visoke energije.
Vrijeme objave: 10. septembar 2024.