Нови фотодетектор високе осетљивости

Нови фотодетектор високе осетљивости

Недавно је истраживачки тим Кинеске академије наука (ЦАС) заснован на поликристалним галијум-оксидним материјалима богатим галијумом (ПГР-ГаОКС) по први пут предложио нову стратегију дизајна за високу осетљивост и велику брзину одзива, висок фотодетектор кроз спојени пироелектрични интерфејс. и ефекте фотопроводљивости, а релевантно истраживање је објављено у Адванцед Материалс. Високоенергетски фотоелектрични детектори (за дубоке ултраљубичасте (ДУВ) до рендгенске опсеге) су критични у разним областима, укључујући националну безбедност, медицину и индустријску науку.

Међутим, тренутни полупроводнички материјали као што су Си и α-Се имају проблеме велике струје цурења и ниског коефицијента апсорпције рендгенских зрака, што је тешко задовољити потребе детекције високих перформанси. Насупрот томе, полупроводнички материјали галијум оксида са широким појасом (ВБГ) показују велики потенцијал за високоенергетску фотоелектричну детекцију. Међутим, због неизбежне замке дубоког нивоа на страни материјала и недостатка ефикасног дизајна на структури уређаја, изазовно је остварити високу осетљивост и велику брзину одзива високоенергетских фотонских детектора заснованих на полупроводницима широког појаса. Да би се суочио са овим изазовима, истраживачки тим у Кини је по први пут дизајнирао пироелектричну фотокондуктивну диоду (ППД) засновану на ПГР-ГаОКС. Спајањем пироелектричног ефекта интерфејса са ефектом фотопроводљивости, перформансе детекције су значајно побољшане. ППД је показао високу осетљивост и на ДУВ и на Кс-зраке, са стопама одговора до 104А/В и 105μЦ×Гиаир-1/цм2, респективно, више од 100 пута већим од претходних детектора направљених од сличних материјала. Поред тога, пироелектрични ефекат интерфејса изазван поларном симетријом области исцрпљивања ПГР-ГаОКС може повећати брзину одзива детектора за 105 пута на 0,1 мс. У поређењу са конвенционалним фотодиодама, ППДС са сопственим напајањем производи веће добитке због пироелектричних поља током пребацивања светлости.

Поред тога, ППД може да ради у пристрасном режиму, где је појачање у великој мери зависно од напона пристрасности, а ултра високо појачање се може постићи повећањем преднапона. ППД има велики потенцијал примене у ниској потрошњи енергије и системима за побољшање слике високе осетљивости. Овај рад не само да доказује да је ГаОКС обећавајући материјал за фотодетектор високе енергије, већ такође пружа нову стратегију за реализацију фотодетектора високих перформанси.