Ново истраживање нискодимензионалног лавинскиг фотодетектора
Технологије детекције са високим степеном осетљивости, укључујући детекцију малог броја фотона или чак једног фотона, имају значајне могућности за примену у областима као што су снимање при слабом осветљењу, даљинска детекција и телеметрија, као и квантна комуникација. Међу њима, лавински фотодетектори (APD) постали су важан правац у области истраживања оптоелектронских уређаја због своје мале величине, високе ефикасности и лаке интеграције. Однос сигнал-шум (SNR) је важан индикатор APD фотодетектора, који захтева високо појачање и ниску струју таме. Истраживање дводимензионалних (2D) ван дер Валсових хетероспојева показује широке перспективе у развоју високоперформансних APD-ова. Истраживачи из Кине су изабрали биполарни дводимензионални полупроводнички материјал WSe₂ као фотосензитивни материјал и пажљиво припремили структуру Pt/WSe₂/Ni.АПД фотодетекторса најбољом функцијом подударања за решавање проблема инхерентног шума појачања традиционалног АПД-а.
Истраживачи су предложилифотодетектор лавинена основу структуре Pt/WSe₂/Ni, постижући високо осетљиву детекцију изузетно слабих светлосних сигнала на fW нивоу на собној температури. Одабрали су дводимензионални полупроводнички материјал WSe₂, који има одлична електрична својства, и комбиновали га са Pt и Ni електродним материјалима како би успешно развили нови тип лавинског фотодетектора. Прецизном оптимизацијом подударања излазне функције између Pt, WSe₂ и Ni, дизајниран је транспортни механизам који може ефикасно блокирати тамне носиоце, док селективно пропушта фотогенерисане носиоце. Овај механизам значајно смањује вишак шума изазван јонизацијом удара носилаца, омогућавајући фотодетектору да постигне високо осетљиву детекцију оптичког сигнала на изузетно ниском нивоу шума.
Ова студија показује кључну улогу инжењерства материјала и оптимизације интерфејса у побољшању перформансифотодетекториЗахваљујући генијалном дизајну електрода и дводимензионалних материјала, постигнут је ефекат заштите тамних носилаца, значајно смањујући сметње шума и додатно побољшавајући ефикасност детекције. Перформансе овог детектора се не огледају само у његовим фотоелектричним карактеристикама, већ имају и широке могућности примене. Са својим ефикасним блокирањем тамне струје на собној температури и ефикасном апсорпцијом фотогенерисаних носилаца, овај фотодетектор је посебно погодан за детекцију слабих светлосних сигнала у областима као што су праћење животне средине, астрономско посматрање и оптичка комуникација. Ово истраживачко достигнуће не само да пружа нове идеје за развој фотодетектора од нискодимензионалних материјала, већ нуди и нове референце за будућа истраживања и развој високоперформансних и нискоенергетских оптоелектронских уређаја.
Време објаве: 27. август 2025.