Нов фотодетектор со висока чувствителност

Новофотодетектор со висока чувствителност

Неодамна, истражувачки тим на Кинеската академија на науките (CAS), базиран на поликристални материјали од галиум оксид богати со галиум (PGR-GaOX), за прв пат предложи нова стратегија за дизајн за висока чувствителност и голема брзина на одговор.фотодетекторпреку поврзаните пироелектрични и фотоспроводливи ефекти на интерфејсот, а релевантното истражување беше објавено во Advanced Materials. Високоенергетскифотоелектрични детектори(за длабоки ултравиолетови (DUV) до рендгенски опсези) се критични во различни области, вклучувајќи ја националната безбедност, медицината и индустриската наука.

Сепак, сегашните полупроводнички материјали како што се Si и α-Se имаат проблеми со голема струја на истекување и низок коефициент на апсорпција на Х-зраци, што е тешко да се задоволат потребите за високо-перформансна детекција. Спротивно на тоа, полупроводничките материјали од галиум оксид со широк опсег (WBG) покажуваат голем потенцијал за високо-енергетска фотоелектрична детекција. Сепак, поради неизбежната длабока стапица на ниво од страната на материјалот и недостатокот на ефикасен дизајн на структурата на уредот, предизвик е да се реализираат високо-енергетски фотонски детектори со висока чувствителност и висока брзина на одзив базирани на полупроводници со широк опсег. За да се справат со овие предизвици, истражувачки тим во Кина дизајнираше пироелектрична фотоспроводлива диода (PPD) базирана на PGR-GaOX за прв пат. Со спојување на интерфејсниот пироелектричен ефект со ефектот на фотоспроводливост, перформансите на детекција се значително подобрени. PPD покажа висока чувствителност и на DUV и на Х-зраци, со стапки на одзив до 104A/W и 105μC×Gyair-1/cm2, соодветно, повеќе од 100 пати повисоки од претходните детектори направени од слични материјали. Покрај тоа, интерфејсниот пироелектричен ефект предизвикан од поларната симетрија на регионот на осиромашување на PGR-GaOX може да ја зголеми брзината на одговор на детекторот за 105 пати на 0,1ms. Во споредба со конвенционалните фотодиоди, PPDS со самостојно напојување произведува поголеми добивки поради пироелектричните полиња за време на префрлувањето на светлината.

Покрај тоа, PPD може да работи во режим на пристрасност, каде што засилувањето е многу зависно од напонот на пристрасност, а ултра-високо засилување може да се постигне со зголемување на напонот на пристрасност. PPD има голем потенцијал за примена во системи за подобрување на сликата со ниска потрошувачка на енергија и висока чувствителност. Оваа работа не само што докажува дека GaOX е ветувачкифотодетектор со висока енергијаматеријал, но исто така обезбедува нова стратегија за реализација на високо-перформансни фотодетектори со висока енергија.