Високо-перформансен самоуправувачки инфрацрвен фотодетектор

Високо-перформансно самостојно управувањеинфрацрвен фотодетектор

инфрацрвенафотодетекторИма карактеристики на силна способност против пречки, силна способност за препознавање цели, работа во сите временски услови и добро прикривање. Игра сè поважна улога во области како што се медицината, војската, вселенската технологија и инженерството на животната средина. Меѓу нив, и самоуправуваниотфотоелектрична детекцијаЧип кој може да работи независно без надворешно дополнително напојување привлече големо внимание во областа на инфрацрвеното откривање поради неговите уникатни перформанси (како што се енергетска независност, висока чувствителност и стабилност итн.). Спротивно на тоа, традиционалните фотоелектрични чипови за откривање, како што се инфрацрвените чипови базирани на силициум или полупроводници со тесен појас, не само што бараат дополнителни напони на поларизација за да го поттикнат одвојувањето на фотогенерираните носители за да произведат фотоструи, туку им се потребни и дополнителни системи за ладење за да се намали термичкиот шум и да се подобри одзивот. Затоа, стана тешко да се исполнат новите концепти и барања на следната генерација чипови за инфрацрвено откривање во иднина, како што се ниска потрошувачка на енергија, мала големина, ниска цена и високи перформанси.

Неодамна, истражувачки тимови од Кина и Шведска предложија нов фотоелектричен чип за детекција со кратки инфрацрвени бранови (SWIR) со хетероспојка, базиран на филмови од графен нанолента (GNR)/алумина/единечен кристален силициум. Под комбинираниот ефект на оптичкиот ефект на затворање предизвикан од хетерогениот интерфејс и вграденото електрично поле, чипот покажа ултра висок одзив и перформанси на детекција при нулти напон на поларизација. Фотоелектричниот чип за детекција има стапка на одзив од A до 75,3 A/W во самоуправуван режим, стапка на детекција од 7,5 × 10¹⁴ Џонс и надворешна квантна ефикасност близу до 104%, подобрувајќи ги перформансите на детекција на истиот тип чипови базирани на силициум за рекордни 7 реда на големина. Покрај тоа, под конвенционалниот режим на возење, стапката на одзив, стапката на детекција и надворешната квантна ефикасност на чипот се високи до 843 A/W, 10¹⁵ Џонс и 105% соодветно, што се највисоките вредности пријавени во тековните истражувања. Во меѓувреме, ова истражување ја демонстрираше и реалната примена на чипот за фотоелектрична детекција во областа на оптичката комуникација и инфрацрвеното снимање, истакнувајќи го неговиот огромен потенцијал за примена.

Со цел систематски да се проучат фотоелектричните перформанси на фотодетекторот базиран на графенски наноленти /Al₂O₃/ монокристален силициум, истражувачите ги тестираа неговите статички (крива на струја-напон) и динамички карактеристични одговори (крива на струја-време). За систематски да се проценат карактеристиките на оптичкиот одговор на фотодетекторот со графенски наноленти /Al₂O₃/ монокристален силициум со хетероструктура под различни напони на поларизација, истражувачите го измерија динамичкиот струен одговор на уредот при поларизација од 0 V, -1 V, -3 V и -5 V, со оптичка густина на моќност од 8,15 μW/cm². Фотострујата се зголемува со обратното поларизирање и покажува голема брзина на одговор при сите напони на поларизација.

Конечно, истражувачите изработија систем за снимање и успешно постигнаа самостојно снимање на кратки инфрацрвени бранови. Системот работи под нулта пристрасност и воопшто нема потрошувачка на енергија. Способноста за снимање на фотодетекторот беше оценета со употреба на црна маска со шема на буквата „Т“ (како што е прикажано на Слика 1).

Како заклучок, ова истражување успешно изработи самостојни фотодетектори базирани на графенски наноленти и постигна рекордно висока стапка на одговор. Во меѓувреме, истражувачите успешно ги демонстрираа можностите за оптичка комуникација и снимање на овависокоодзивниот фотодетекторОва истражувачко достигнување не само што обезбедува практичен пристап за развој на графенски наноленти и оптоелектронски уреди базирани на силициум, туку ги демонстрира и нивните одлични перформанси како самонапојувани краткобранови инфрацрвени фотодетектори.