Високоперформансни самоходниинфрацрвени фотодетектор
инфрацрвенифотодетекторИма карактеристике јаке способности против сметњи, јаке способности препознавања циљева, рада у свим временским условима и добре прикривености. Игра све важнију улогу у областима као што су медицина, војска, свемирска технологија и инжењерство заштите животне средине. Међу њима су и самоходни...фотоелектрична детекцијаЧип који може да ради самостално без спољашњег додатног напајања привукао је велику пажњу у области инфрацрвене детекције због својих јединствених перформанси (као што су енергетска независност, висока осетљивост и стабилност итд.). Насупрот томе, традиционални фотоелектрични чипови за детекцију, као што су инфрацрвени чипови на бази силицијума или полупроводника са уским процепом, не само да захтевају додатне напоне преднапона да би покренули раздвајање фотогенерисаних носача ради производње фотоструја, већ су им потребни и додатни системи за хлађење како би се смањио термички шум и побољшао одзив. Стога је постало тешко испунити нове концепте и захтеве следеће генерације инфрацрвених чипова за детекцију у будућности, као што су ниска потрошња енергије, мала величина, ниска цена и високе перформансе.
Недавно су истраживачки тимови из Кине и Шведске предложили нови пин хетероспојни самопокретни фотоелектрични чип за детекцију кратког таласног инфрацрвеног (SWIR) зрачења, базиран на филмовима графен нанотраке (GNR)/алуминијумском оксиду/монокристалном силицијуму. Под комбинованим дејством ефекта оптичког капирања изазваног хетерогеним интерфејсом и уграђеним електричним пољем, чип је показао ултра високе перформансе одзива и детекције при нултом напону преднапона. Фотоелектрични детекциони чип има брзину одзива А високу до 75,3 A/W у самопокретном режиму, брзину детекције од 7,5 × 10¹⁴ Џоунса и екстерну квантну ефикасност близу 104%, побољшавајући перформансе детекције исте врсте чипова на бази силицијума за рекордних 7 редова величине. Поред тога, под конвенционалним режимом рада, брзина одзива, брзина детекције и екстерна квантна ефикасност чипа су високе до 843 A/W, 10¹⁵ Џоунса и 105%, респективно, што су све највише вредности пријављене у тренутним истраживањима. У међувремену, ово истраживање је такође показало примену фотоелектричног детекторског чипа у стварном свету у областима оптичке комуникације и инфрацрвеног снимања, истичући његов огроман потенцијал примене.
Да би систематски проучили фотоелектричне перформансе фотодетектора заснованог на графенским нанотракама /Al₂O₃/ монокристалном силицијуму, истраживачи су тестирали његове статичке (крива струје-напона) и динамичке карактеристичне одзиве (крива струје-времена). Да би систематски проценили оптичке карактеристике одзива фотодетектора са графенским нанотракама /Al₂O₃/ монокристалним силицијумским хетероструктурама под различитим напонима преднапона, истраживачи су мерили динамички одзив струје уређаја при напонима преднапона 0 V, -1 V, -3 V и -5 V, са густином оптичке снаге од 8,15 μW/cm². Фотоструја се повећава са обрнутим напоном преднапона и показује велику брзину одзива при свим напонима преднапона.
Коначно, истраживачи су направили систем за снимање и успешно постигли самостално напајање за снимање краткоталасног инфрацрвеног зрачења. Систем ради под нултим пристрасношћу и нема никакву потрошњу енергије. Способност снимања фотодетектора је процењена коришћењем црне маске са словом „Т“ (као што је приказано на слици 1).
Закључно, ово истраживање је успешно направило фотодетекторе са сопственим напајањем на бази графенских нанотрака и постигло рекордно високу стопу одзива. У међувремену, истраживачи су успешно демонстрирали могућности оптичке комуникације и снимања овог...високо осетљив фотодетекторОво истраживачко достигнуће не само да пружа практичан приступ за развој графенских нанотрака и оптоелектронских уређаја на бази силицијума, већ и демонстрира њихове одличне перформансе као самонапајајућих краткоталасних инфрацрвених фотодетектора.
Време објаве: 28. април 2025.