Novo istraživanje niskodimenzionalnog lavinskog fotodetektora
Tehnologije detekcije visokog stepena osjetljivosti sa malo fotona ili čak jednim fotonom imaju značajne mogućnosti primjene u oblastima kao što su snimanje pri slabom osvjetljenju, daljinsko istraživanje i telemetrija, kao i kvantna komunikacija. Među njima, lavinski fotodetektori (APD) postali su važan smjer u oblasti istraživanja optoelektronskih uređaja zbog svoje male veličine, visoke efikasnosti i jednostavne integracije. Odnos signala i šuma (SNR) je važan pokazatelj APD fotodetektora, koji zahtijeva veliko pojačanje i nisku tamnu struju. Istraživanje dvodimenzionalnih (2D) van der Waalsovih heterospojeva pokazuje široke mogućnosti u razvoju visokoperformansnih APD-ova. Istraživači iz Kine odabrali su bipolarni dvodimenzionalni poluprovodnički materijal WSe₂ kao fotosenzitivni materijal i pažljivo pripremili strukturu Pt/WSe₂/Ni.APD fotodetektorsa najboljom odgovarajućom radnom funkcijom za rješavanje problema inherentnog šuma pojačanja tradicionalnog APD-a.
Istraživači su predložilifotodetektor lavinena osnovu Pt/WSe₂/Ni strukture, postižući visoko osjetljivu detekciju izuzetno slabih svjetlosnih signala na fW nivou na sobnoj temperaturi. Odabrali su dvodimenzionalni poluprovodnički materijal WSe₂, koji ima odlična električna svojstva, i kombinovali ga sa Pt i Ni elektrodnim materijalima kako bi uspješno razvili novi tip lavinskog fotodetektora. Preciznom optimizacijom podudaranja radne funkcije između Pt, WSe₂ i Ni, dizajniran je transportni mehanizam koji može efikasno blokirati tamne nosioce, a istovremeno selektivno propuštati fotogenerirane nosioce da prođu. Ovaj mehanizam značajno smanjuje višak šuma uzrokovan ionizacijom udara nosilaca, omogućavajući fotodetektoru da postigne visoko osjetljivu detekciju optičkog signala na izuzetno niskom nivou šuma.
Ova studija pokazuje ključnu ulogu inženjerstva materijala i optimizacije međupovršina u poboljšanju performansi...fotodetektoriKroz genijalni dizajn elektroda i dvodimenzionalnih materijala postignut je efekat zaštite tamnih nosilaca, značajno smanjujući smetnje šuma i dodatno poboljšavajući efikasnost detekcije. Performanse ovog detektora ne odražavaju se samo u njegovim fotoelektričnim karakteristikama, već imaju i široke mogućnosti primjene. Sa svojim efikasnim blokiranjem tamne struje na sobnoj temperaturi i efikasnom apsorpcijom fotogenerisanih nosilaca, ovaj fotodetektor je posebno pogodan za detekciju slabih svjetlosnih signala u oblastima kao što su praćenje okoliša, astronomsko posmatranje i optička komunikacija. Ovo istraživačko dostignuće ne samo da pruža nove ideje za razvoj fotodetektora od niskodimenzionalnih materijala, već nudi i nove reference za buduća istraživanja i razvoj visokoperformansnih i niskoenergetskih optoelektronskih uređaja.
Vrijeme objave: 27. avg. 2025.