Nove raziskave nizkodimenzionalnega plaznega fotodetektorja
Visoko občutljive tehnologije zaznavanja nekaj fotonov ali celo enega samega fotona imajo pomembne možnosti uporabe na področjih, kot so slikanje pri šibki svetlobi, daljinsko zaznavanje in telemetrija, pa tudi kvantna komunikacija. Med njimi so lavinski fotodetektorji (APD) zaradi svoje majhnosti, visoke učinkovitosti in enostavne integracije postali pomembna smer na področju raziskav optoelektronskih naprav. Razmerje signal-šum (SNR) je pomemben kazalnik APD fotodetektorja, ki zahteva visok ojačanje in nizek temni tok. Raziskave dvodimenzionalnih (2D) materialov van der Waalsovih heterospojnic kažejo na široke možnosti pri razvoju visoko zmogljivih APD. Raziskovalci iz Kitajske so kot fotoobčutljiv material izbrali bipolarni dvodimenzionalni polprevodniški material WSe₂ in skrbno pripravili strukturo Pt/WSe₂/Ni.APD fotodetektorz najboljšo ujemajočo se delovno funkcijo za rešitev problema inherentnega šuma ojačanja tradicionalnega APD.
Raziskovalci so predlagaliplazovni fotodetektorna podlagi strukture Pt/WSe₂/Ni dosežejo visoko občutljivo zaznavanje izjemno šibkih svetlobnih signalov na ravni fW pri sobni temperaturi. Izbrali so dvodimenzionalni polprevodniški material WSe₂, ki ima odlične električne lastnosti, in ga kombinirali z elektrodnimi materiali Pt in Ni, da bi uspešno razvili novo vrsto lavinskega fotodetektorja. Z natančno optimizacijo ujemanja delovne funkcije med Pt, WSe₂ in Ni je bil zasnovan transportni mehanizem, ki lahko učinkovito blokira temne nosilce, hkrati pa selektivno omogoča prehod fotogeneriranih nosilcev. Ta mehanizem znatno zmanjša presežek šuma, ki ga povzroča ionizacija ob udarcu nosilcev, kar fotodetektorju omogoča visoko občutljivo zaznavanje optičnega signala pri izjemno nizki ravni šuma.
Ta študija dokazuje ključno vlogo materialnega inženirstva in optimizacije vmesnikov pri izboljšanju učinkovitosti ...fotodetektorjiZ domiselno zasnovo elektrod in dvodimenzionalnih materialov je bil dosežen zaščitni učinek temnih nosilcev, kar je znatno zmanjšalo motnje šuma in dodatno izboljšalo učinkovitost zaznavanja. Zmogljivost tega detektorja se ne odraža le v njegovih fotoelektričnih lastnostih, temveč ima tudi široke možnosti uporabe. Z učinkovitim blokiranjem temnega toka pri sobni temperaturi in učinkovito absorpcijo fotogeneriranih nosilcev je ta fotodetektor še posebej primeren za zaznavanje šibkih svetlobnih signalov na področjih, kot so spremljanje okolja, astronomsko opazovanje in optična komunikacija. Ta raziskovalni dosežek ne le ponuja nove ideje za razvoj fotodetektorjev iz nizkodimenzionalnih materialov, temveč ponuja tudi nove reference za prihodnje raziskave in razvoj visokozmogljivih in nizkoenergijskih optoelektronskih naprav.
Čas objave: 27. avg. 2025