Újnagy érzékenységű fotodetektor
A Kínai Tudományos Akadémia (CAS) egyik kutatócsoportja a polikristályos galliumban gazdag gallium-oxid anyagokon (PGR-GaOX) alapuló kutatásokat végzett, és elsőként javasolt egy új tervezési stratégiát a nagy érzékenység és a nagy válaszsebesség érdekében.fotodetektorkapcsolt felületi piroelektromos és fotovezetési hatásokon keresztül, és a vonatkozó kutatás az Advanced Materials című folyóiratban jelent meg. Nagy energiájúfotoelektromos detektorok(a mély ultraibolya (DUV) és röntgen sávok esetében) számos területen kritikus fontosságúak, beleértve a nemzetbiztonságot, az orvostudományt és az ipari tudományt.
A jelenlegi félvezető anyagok, mint például a Si és az α-Se, azonban nagy szivárgási árammal és alacsony röntgensugár-abszorpciós együtthatóval rendelkeznek, ami nehezen elégíti ki a nagy teljesítményű detektálás igényeit. Ezzel szemben a széles sávú résű (WBG) félvezető gallium-oxid anyagok nagy potenciált mutatnak a nagy energiájú fotoelektromos detektálásban. Az anyagoldalon elkerülhetetlen mély csapda és az eszköz szerkezetének hatékony tervezésének hiánya miatt azonban kihívást jelent a nagy érzékenységű és nagy válaszsebességű, nagy energiájú fotondetektorok megvalósítása széles sávú résű félvezetők alapján. Ezen kihívások megoldása érdekében egy kínai kutatócsoport elsőként tervezett egy PGR-GaOX alapú piroelektromos fotovezető diódát (PPD). A határfelületi piroelektromos hatás és a fotovezető hatás összekapcsolásával az detektálási teljesítmény jelentősen javult. A PPD nagy érzékenységet mutatott mind a DUV, mind a röntgensugarak ellen, a válaszadási sebesség akár 104A/W, illetve 105μC×Gyair-1/cm2 is lehetett, ami több mint 100-szor magasabb, mint a hasonló anyagokból készült korábbi detektoroké. Ezenkívül a PGR-GaOX kimerülési régió poláris szimmetriája által okozott interfészi piroelektromos hatás 105-szörösére, 0,1 ms-ra növelheti a detektor válaszidejét. A hagyományos fotodiódákhoz képest az önműködő üzemmódú PPDS nagyobb nyereséget produkál a piroelektromos mezők miatt a fénykapcsolás során.
Ezenkívül a PPD képes előfeszítő módban működni, ahol az erősítés nagymértékben függ az előfeszítő feszültségtől, és az előfeszítő feszültség növelésével ultranagy erősítés érhető el. A PPD nagy alkalmazási potenciállal rendelkezik az alacsony energiafogyasztású és nagy érzékenységű képalkotó rendszerekben. Ez a munka nemcsak azt bizonyítja, hogy a GaOX ígéretesnagy energiájú fotodetektoranyag, de új stratégiát is kínál nagy teljesítményű, nagy energiájú fotodetektorok megvalósítására.
Közzététel ideje: 2024. szeptember 10.