Ново истражување за фотодетектор за лавини со ниски димензии

Ново истражување за фотодетектор за лавини со ниски димензии

Високочувствителната детекција на технологии со малку или дури и со еден фотон нуди значајни перспективи за примена во области како што се снимање при слаба осветленост, далечинско набљудување и телеметрија, како и квантна комуникација. Меѓу нив, фотодетекторите за лавини (APD) станаа важна насока во областа на истражувањето на оптоелектронските уреди поради нивната мала големина, висока ефикасност и лесна интеграција. Односот сигнал-шум (SNR) е важен индикатор за APD фотодетекторот, кој бара големо засилување и ниска темна струја. Истражувањето на дводимензионалните (2D) материјали ван дер Валсови хетероспојки покажува широки перспективи во развојот на високо-перформансни APD. Истражувачи од Кина го избраа биполарниот дводимензионален полупроводнички материјал WSe₂ како фотосензитивен материјал и внимателно ја подготвија структурата Pt/WSe₂/Ni.APD фотодетекторсо најдобрата соодветна работна функција за да се реши проблемот со вродениот шум при засилување на традиционалниот APD.

Истражувачите предложијафотодетектор за лавиниврз основа на структурата Pt/WSe₂/Ni, постигнувајќи високо чувствително откривање на екстремно слаби светлосни сигнали на fW ниво на собна температура. Тие го избраа дводимензионалниот полупроводнички материјал WSe₂, кој има одлични електрични својства, и го комбинираа со материјали за електроди од Pt и Ni за успешно да развијат нов тип на лавински фотодетектор. Со прецизно оптимизирање на совпаѓањето на работната функција помеѓу Pt, WSe₂ и Ni, дизајниран е транспортен механизам кој може ефикасно да ги блокира темните носители, а селективно да им дозволи на фотогенерираните носители да поминат. Овој механизам значително го намалува вишокот шум предизвикан од јонизацијата на ударот на носителите, овозможувајќи му на фотодетекторот да постигне високо чувствително откривање на оптички сигнали на екстремно ниско ниво на шум.

Оваа студија ја покажува клучната улога на инженерството на материјали и оптимизацијата на интерфејсите во подобрувањето на перформансите нафотодетекториПреку генијален дизајн на електроди и дводимензионални материјали, постигнат е ефект на заштита од темни носители, со што значително се намалуваат пречките од бучава и дополнително се подобрува ефикасноста на детекција. Перформансите на овој детектор не се рефлектираат само во неговите фотоелектрични карактеристики, туку имаат и широки перспективи за примена. Со своето ефикасно блокирање на темната струја на собна температура и ефикасна апсорпција на фотогенерираните носители, овој фотодетектор е особено погоден за детекција на слаби светлосни сигнали во области како што се мониторинг на животната средина, астрономско набљудување и оптичка комуникација. Ова истражувачко достигнување не само што дава нови идеи за развој на нискодимензионални материјални фотодетектори, туку нуди и нови референци за идно истражување и развој на високо-перформансни и ниско-енергетски оптоелектронски уреди.