Инфрацрвено зрачење са ниским прагомфотодетектор лавине
Инфрацрвени лавински фотодетектор (АПД фотодетектор) је класаполупроводнички фотоелектрични уређајикоји производе високо појачање кроз ефекат јонизације судара, како би се постигла способност детекције неколико фотона или чак појединачних фотона. Међутим, код конвенционалних APD фотодетекторских структура, процес расејања неравнотежних носилаца доводи до губитка енергије, тако да напон прага лавине обично мора да достигне 50-200 V. Ово поставља веће захтеве на напон погона уређаја и дизајн кола за очитавање, повећавајући трошкове и ограничавајући шире примене.
Недавно су кинеска истраживања предложила нову структуру лавинског детектора блиског инфрацрвеног зрачења са ниским напоном прага лавине и високом осетљивошћу. Заснован на самодопирајућој хомоспојници атомског слоја, лавински фотодетектор решава штетно расејање изазвано дефектним стањем површине, што је неизбежно код хетероспојнице. У међувремену, јако локално „вршно“ електрично поље индуковано нарушавањем транслационе симетрије користи се за побољшање кулонове интеракције између носилаца, сузбијање расејања доминираног фононским модом ван равни и постизање високе ефикасности удвостручавања неравнотежних носилаца. На собној температури, енергија прага је близу теоријске границе Eg (Eg је енергетски јаз полупроводника), а осетљивост детекције инфрацрвеног лавинског детектора је до нивоа од 10000 фотона.
Ова студија се заснива на хомоспојници (дводимензионални халкогенид прелазног метала, TMD) самодопираног атомског слоја волфрам диселенида (WSe₂) као медијуму за појачање лавина носилаца наелектрисања. Просторно кршење транслационе симетрије постиже се дизајнирањем корака мутације топографије како би се индуковало јако локално „шиљато“ електрично поље на интерфејсу мутантне хомоспојнице.
Поред тога, дебљина атома може да сузбије механизам расејања којим доминира фононски мод и да оствари процес убрзања и множења неравнотежних носилаца са веома малим губицима. Ово доводи енергију прага лавине на собној температури близу теоријске границе, тј. енергетског процепа полупроводничког материјала, нпр. Напон прага лавине је смањен са 50 V на 1,6 V, што омогућава истраживачима да користе зрела дигитална кола ниског напона за покретање лавине.фотодетекторкао и погонске диоде и транзистори. Ова студија остварује ефикасну конверзију и коришћење енергије неравнотежних носача кроз дизајн ефекта множења лавина са ниским прагом, што пружа нову перспективу за развој следеће генерације високо осетљиве технологије инфрацрвене детекције лавина са ниским прагом и високим појачањем.
Време објаве: 16. април 2025.