Novovisoko občutljiv fotodetektor
Nedavno je raziskovalna skupina na Kitajski akademiji znanosti (CAS), ki temelji na polikristalnih materialih iz galijevega oksida, bogatih z galijem (PGR-GaOX), prvič predlagala novo strategijo zasnove za visoko občutljivost in visoko odzivno hitrost.fotodetektorprek sklopljenih piroelektričnih in fotoprevodnih učinkov na vmesniku, ustrezna raziskava pa je bila objavljena v reviji Advanced Materials. High-energyfotoelektrični detektorji(za pasove od globokega ultravijoličnega (DUV) do rentgenskega sevanja) so ključnega pomena na različnih področjih, vključno z nacionalno varnostjo, medicino in industrijsko znanostjo.
Vendar pa imajo trenutni polprevodniški materiali, kot sta Si in α-Se, težave z velikim uhajanjem toka in nizkim koeficientom absorpcije rentgenskih žarkov, kar težko zadosti potrebam visokozmogljivega zaznavanja. Nasprotno pa polprevodniški galijev oksidni materiali s širokopasovno režo (WBG) kažejo velik potencial za visokoenergijsko fotoelektrično zaznavanje. Vendar pa je zaradi neizogibne pasti globokih nivojev na strani materiala in pomanjkanja učinkovite zasnove strukture naprave težko realizirati visokoobčutljive in hitro odzivne detektorje visokoenergijskih fotonov, ki temeljijo na polprevodnikih s širokopasovno režo. Da bi rešili te izzive, je raziskovalna skupina na Kitajskem prvič zasnovala piroelektrično fotoprevodno diodo (PPD) na osnovi PGR-GaOX. Z združitvijo piroelektričnega učinka na vmesniku z učinkom fotoprevodnosti se je učinkovitost zaznavanja znatno izboljšala. PPD je pokazala visoko občutljivost tako na DUV kot na rentgenske žarke, z odzivnimi stopnjami do 104A/W oziroma 105μC×Gyair-1/cm2, kar je več kot 100-krat več kot pri prejšnjih detektorjih iz podobnih materialov. Poleg tega lahko piroelektrični učinek na vmesniku, ki ga povzroča polarna simetrija območja osiromašenja PGR-GaOX, poveča odzivni čas detektorja za 105-krat na 0,1 ms. V primerjavi s konvencionalnimi fotodiodami PPDS z lastnim napajanjem ustvarijo večje ojačanje zaradi piroelektričnih polj med preklopom svetlobe.
Poleg tega lahko PPD deluje v načinu prednapetosti, kjer je ojačanje zelo odvisno od prednapetosti, ultra visoko ojačanje pa je mogoče doseči s povečanjem prednapetosti. PPD ima velik potencial uporabe v sistemih za izboljšanje slik z nizko porabo energije in visoko občutljivostjo. To delo ne le dokazuje, da je GaOX obetavenvisokoenergijski fotodetektormaterial, temveč ponuja tudi novo strategijo za realizacijo visokozmogljivih visokoenergijskih fotodetektorjev.
Čas objave: 10. september 2024