Новофотодетектор високе осетљивости
Недавно је истраживачки тим Кинеске академије наука (КАН), заснован на поликристалним материјалима галијум оксида богатим галијумом (PGR-GaOX), први пут предложио нову стратегију дизајна за високу осетљивост и велику брзину одзива.фотодетекторкроз спрегнуте ефекте пироелектричног и фотопроводљивог интерфејса, а релевантно истраживање је објављено у часопису Advanced Materials. High-energyфотоелектрични детектори(за дубоко ултраљубичасто (DUV) до рендгенских зрака) су критични у разним областима, укључујући националну безбедност, медицину и индустријску науку.
Међутим, тренутни полупроводнички материјали као што су Si и α-Se имају проблеме велике струје цурења и ниског коефицијента апсорпције X-зрака, што је тешко задовољити потребе високоперформансне детекције. Насупрот томе, полупроводнички материјали од галијум оксида са широким енергетским процепом (WBG) показују велики потенцијал за фотоелектричну детекцију високе енергије. Међутим, због неизбежног дубоког заробљавања на страни материјала и недостатка ефикасног дизајна структуре уређаја, изазовно је реализовати високоосетљиве и брзоодзивне детекторе фотона високе енергије засноване на полупроводницима са широким енергетским процепом. Да би се решили ови изазови, истраживачки тим у Кини је први пут пројектовао пироелектричну фотопроводљиву диоду (PPD) засновану на PGR-GaOX. Спајањем пироелектричног ефекта на интерфејсу са ефектом фотопроводљивости, перформансе детекције су значајно побољшане. PPD је показала високу осетљивост и на DUV и на X-зраке, са брзинама одзива до 104A/W и 105μC×Gyair-1/cm2, респективно, више од 100 пута веће од претходних детектора направљених од сличних материјала. Поред тога, пироелектрични ефекат на интерфејсу изазван поларном симетријом региона осиромашења PGR-GaOX може повећати брзину одзива детектора за 105 пута, на 0,1 ms. У поређењу са конвенционалним фотодиодама, PPDS са сопственим напајањем производе веће појачање због пироелектричних поља током пребацивања светлости.
Поред тога, PPD може да ради у режиму преднапона, где је појачање у великој мери зависно од напона преднапона, а ултрависоко појачање се може постићи повећањем напона преднапона. PPD има велики потенцијал примене у системима за побољшање слике са ниском потрошњом енергије и високом осетљивошћу. Овај рад не само да доказује да је GaOX перспективан...фотодетектор високе енергијематеријал, али такође пружа нову стратегију за реализацију високоперформансних фотодетектора високе енергије.
Време објаве: 10. септембар 2024.