Nizkopražno infrardeče sevanjeplazovni fotodetektor
Infrardeči plazovni fotodetektor (APD fotodetektor) je razredpolprevodniške fotoelektrične napraveki ustvarjajo visok dobiček zaradi učinka trčne ionizacije, da dosežejo sposobnost zaznavanja nekaj fotonov ali celo posameznih fotonov. Vendar pa pri običajnih APD fotodetektorskih strukturah proces sipanja neravnovesnih nosilcev vodi do izgube energije, tako da mora napetost praga plazu običajno doseči 50–200 V. To postavlja višje zahteve glede pogonske napetosti naprave in zasnove odčitovalnega vezja, kar povečuje stroške in omejuje širšo uporabo.
Nedavno so kitajske raziskave predlagale novo strukturo plaznega detektorja bližnjega infrardečega spektra z nizko pragovno napetostjo plazov in visoko občutljivostjo. Na podlagi samodopirajoče homo-spojnice atomske plasti plazni fotodetektor rešuje škodljivo sipanje, ki ga povzroča defektno stanje na vmesniku, ki se mu pri hetero-spojnici ni mogoče izogniti. Medtem se močno lokalno "vrhovno" električno polje, ki ga povzroča kršitev translacijske simetrije, uporablja za povečanje kulonske interakcije med nosilci, zatiranje sipanja, v katerem prevladuje fononski način izven ravnine, in doseganje visoke učinkovitosti podvajanja neravnovesnih nosilcev. Pri sobni temperaturi je pragovna energija blizu teoretične meje Eg (Eg je pasovna vrzel polprevodnika), občutljivost zaznavanja infrardečega plaznega detektorja pa je do 10.000 fotonov.
Ta študija temelji na homospojnici (dvodimenzionalni halkogenid prehodne kovine, TMD) z dopiranim volframovim diselenidom (WSe₂) na atomski plasti kot ojačevalnem mediju za plazove nosilcev naboja. Prostorska translacijska kršitev simetrije se doseže z načrtovanjem topografske stopenjske mutacije, ki inducira močno lokalno "konično" električno polje na vmesniku mutantnega homospoja.
Poleg tega lahko debelina atomov zavre mehanizem sipanja, v katerem prevladuje fononski način, in doseže proces pospeševanja in množenja neravnovesnih nosilcev z zelo majhnimi izgubami. To približa energijo praga plazu pri sobni temperaturi teoretični meji, tj. pasovni prepustnosti polprevodniškega materiala, npr. Napetost praga plazu se je zmanjšala s 50 V na 1,6 V, kar je raziskovalcem omogočilo uporabo zrelih nizkonapetostnih digitalnih vezij za krmiljenje plazu.fotodetektorkot tudi pogonske diode in tranzistorje. Ta študija uresničuje učinkovito pretvorbo in izrabo energije neravnovesnih nosilcev z zasnovo učinka množenja plazov z nizkim pragom, kar ponuja novo perspektivo za razvoj naslednje generacije visoko občutljive tehnologije za infrardeče zaznavanje plazov z nizkim pragom in visokim ojačanjem.
Čas objave: 16. april 2025