Нов фотодетектор со висока чувствителност

Нов фотодетектор 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 дизајнерска стратегија за висока чувствителност и висока брзина на одговор, висока фотодетектор преку поврзана интерфејс пироелектрична и ефектите на фотоспроводливост, а релевантното истражување беше објавено во Advanced Materials. Високо-енергетските фотоелектрични детектори (за длабоки ултравиолетови (DUV) до ленти на Х-зраци) се клучни во различни области, вклучително и националната безбедност, медицината и индустриската наука.

Сепак, тековните 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 откривање со високи перформанси. Спротивно на тоа, полупроводничките материјали од галиум оксид со широк опсег (WBG) покажуваат голем потенцијал за високоенергетско откривање на фотоелектрицитет. Сепак, поради неизбежната замка на длабокото ниво на материјалната страна и недостатокот на ефективен дизајн на структурата на уредот, предизвик е да се реализираат фотони детектори со висока чувствителност и висока брзина на одговор, базирани на полупроводници со јаз со широк опсег. За да одговори на овие предизвици, истражувачки тим во Кина за прв пат дизајнираше пироелектрична фотоспроводлива диода (PPD) базирана на PGR-GaOX. Со спојување на пироелектричниот ефект на интерфејсот со ефектот на фотоспроводливост, перформансите за откривање се значително подобрени. PPD покажа висока чувствителност и на DUV и на Х-зраци, со стапки на одговор до 104A/W и 105μC×Gyair-1/cm2, соодветно, повеќе од 100 пати повисоки од претходните детектори направени од слични материјали. Дополнително, пироелектричниот ефект на интерфејсот предизвикан од поларната симетрија на регионот на исцрпување на PGR-GaOX може да ја зголеми брзината на одговор на детекторот за 105 пати до 0,1 ms. Во споредба со конвенционалните фотодиоди, режимот со самонапојување PPDS произведува поголеми добивки поради пироелектричните полиња при префрлување на светлината.

Покрај тоа, PPD може да работи во режим на пристрасност, каде што засилувањето е многу зависно од напонот на пристрасност, а ултра-високото засилување може да се постигне со зголемување на напонот на пристрасност. PPD има голем потенцијал за примена во системите за подобрување на сликите со мала потрошувачка и висока чувствителност. Оваа работа не само што докажува дека GaOX е ветувачки високоенергетски фотодетекторски материјал, туку обезбедува и нова стратегија за реализација на фотодетектори со високи перформанси.