Új kutatások az alacsony dimenziós lavina fotodetektorral kapcsolatban
A kevésfotonos vagy akár egyfotonos technológiák nagy érzékenységű detektálása jelentős alkalmazási lehetőségeket rejt magában olyan területeken, mint a gyenge fényviszonyok melletti képalkotás, a távérzékelés és a telemetria, valamint a kvantumkommunikáció. Közülük a lavinafotodetektorok (APD) kis méretük, nagy hatékonyságuk és könnyű integrációjuk miatt fontos irányzattá váltak az optoelektronikai eszközök kutatásában. A jel-zaj viszony (SNR) az APD fotodetektor fontos mutatója, amely nagy erősítést és alacsony sötétáramot igényel. A kétdimenziós (2D) anyagú van der Waals heteroátmenetekkel kapcsolatos kutatás széleskörű lehetőségeket mutat a nagy teljesítményű APD-k fejlesztésében. Kínai kutatók a bipoláris kétdimenziós félvezető anyagot, a WSe₂-t választották fényérzékeny anyagként, és gondosan előkészítették a Pt/WSe₂/Ni szerkezetet.APD fotodetektora legjobb illeszkedő munkafüggvénnyel a hagyományos APD-ben rejlő erősítési zajproblémák megoldására.
A kutatók javaslatot tettek egylavina fotodetektorA Pt/WSe₂/Ni szerkezeten alapulva rendkívül gyenge fényjelek nagy érzékenységű detektálását valósították meg fW szinten szobahőmérsékleten. Kiválasztották a kiváló elektromos tulajdonságokkal rendelkező kétdimenziós WSe₂ félvezető anyagot, és kombinálták Pt és Ni elektróda anyagokkal, hogy sikeresen fejlesszenek ki egy új típusú lavina fotodetektort. A Pt, WSe₂ és Ni közötti munkafüggvény-illesztés pontos optimalizálásával egy olyan transzportmechanizmust terveztek, amely hatékonyan blokkolja a sötét töltéshordozókat, miközben szelektíven átengedi a fotogenerált töltéshordozókat. Ez a mechanizmus jelentősen csökkenti a töltéshordozók ütközési ionizációja által okozott többletzajt, lehetővé téve a fotodetektor számára, hogy rendkívül érzékeny optikai jelérzékelést érjen el rendkívül alacsony zajszint mellett.
Ez a tanulmány bemutatja az anyagmérnöki tudományok és a felületoptimalizálás kulcsfontosságú szerepét a teljesítmény javításában.fotodetektorokAz elektródák és a kétdimenziós anyagok ötletes tervezésével érték el a sötét töltéshordozók árnyékoló hatását, jelentősen csökkentve a zajinterferenciát és tovább javítva az érzékelési hatékonyságot. A detektor teljesítménye nemcsak fotoelektromos jellemzőiben tükröződik, hanem széleskörű alkalmazási lehetőségekkel is rendelkezik. A sötétáram szobahőmérsékleten történő hatékony blokkolásával és a fotogenerált töltéshordozók hatékony elnyelésével ez a fotodetektor különösen alkalmas gyenge fényjelek érzékelésére olyan területeken, mint a környezeti monitoring, a csillagászati megfigyelés és az optikai kommunikáció. Ez a kutatási eredmény nemcsak új ötleteket kínál az alacsony dimenziós anyagú fotodetektorok fejlesztéséhez, hanem új referenciákat is kínál a nagy teljesítményű és kis fogyasztású optoelektronikai eszközök jövőbeli kutatásához és fejlesztéséhez.
Közzététel ideje: 2025. augusztus 27.