Új nagy érzékenységű fotodetektor

Új nagy érzékenységű fotodetektor

Nemrég a Kínai Tudományos Akadémia (CAS) kutatócsoportja polikristályos galliumban gazdag gallium-oxid anyagokon (PGR-GaOX) alapuló kutatócsoport első alkalommal javasolt új tervezési stratégiát a nagy érzékenységű és nagy válaszsebességű, nagy fotodetektorokhoz kapcsolt interfész piroelektromos technológián keresztül. és a fotovezetési hatások, és a vonatkozó kutatás az Advanced Materials-ban jelent meg. A nagyenergiájú fotoelektromos detektorok (a mély ultraibolya (DUV) és a röntgensugárzás közötti sávokhoz) számos területen kritikusak, beleértve a nemzetbiztonságot, az orvostudományt és az ipartudományt.

Azonban a jelenlegi félvezető anyagok, például a Si és az α-Se problémái vannak a nagy szivárgási árammal és az alacsony röntgensugárzás abszorpciós együtthatójával, ami nehéz kielégíteni a nagy teljesítményű detektálás igényeit. Ezzel szemben a szélessávú rés (WBG) félvezető gallium-oxid anyagok nagy potenciált mutatnak a nagy energiájú fotoelektromos detektálásban. Az anyagoldalon elkerülhetetlen mély szintcsapda és a hatékony tervezés hiánya miatt azonban az eszköz szerkezetében kihívást jelent a nagy érzékenységű és nagy válaszsebességű, nagy energiájú fotondetektorok megvalósítása, amelyek széles sávú félvezetőkön alapulnak. E kihívások kezelésére egy kínai kutatócsoport első alkalommal tervezett PGR-GaOX alapú piroelektromos fotovezető diódát (PPD). Az interfész piroelektromos effektus és a fényvezető effektus összekapcsolása révén az észlelési teljesítmény jelentősen javul. A PPD nagy érzékenységet mutatott mind a DUV, mind a röntgensugárzással szemben, akár 104A/W, illetve 105μC×Gyair-1/cm2 válaszaránnyal, több mint 100-szor magasabb, mint a korábbi, hasonló anyagokból készült detektoroké. Ezenkívül a PGR-GaOX kimerülési régió poláris szimmetriája által okozott interfész piroelektromos hatás 105-szörösére, 0,1 ms-ra növelheti a detektor válaszsebességét. A hagyományos fotodiódákhoz képest az önellátású üzemmódú PPDS nagyobb nyereséget produkál a fényváltás során fellépő piroelektromos mezők miatt.

Emellett a PPD előfeszített üzemmódban is működhet, ahol az erősítés nagymértékben függ az előfeszítési feszültségtől, és az előfeszítési feszültség növelésével ultramagas erősítés érhető el. A PPD nagy alkalmazási potenciállal rendelkezik az alacsony energiafogyasztású és nagy érzékenységű képjavító rendszerekben. Ez a munka nemcsak azt bizonyítja, hogy a GaOX egy ígéretes nagy energiájú fotodetektor anyag, hanem új stratégiát is kínál a nagy teljesítményű, nagy energiájú fotodetektorok megvalósításához.