Bipolar oni-mejiavalanche photodetector
Oluṣawari fọto onisẹpo meji avalanche (bipolar)APD photodetector) ṣe aṣeyọri ariwo-kekere ati wiwa ifamọ giga
Wiwa ifamọ giga ti awọn photon diẹ tabi paapaa awọn fọto ẹyọkan ni awọn ifojusọna ohun elo pataki ni awọn aaye bii aworan ina ti ko lagbara, oye jijin ati telemetry, ati ibaraẹnisọrọ kuatomu. Lara wọn, avalanche photodetector (APD) ti di itọnisọna pataki ni aaye ti iwadi ẹrọ optoelectronic nitori awọn abuda rẹ ti iwọn kekere, ṣiṣe giga ati iṣọkan rọrun. Iwọn ifihan-si-ariwo (SNR) jẹ itọkasi pataki ti APD photodetector, eyiti o nilo ere giga ati lọwọlọwọ dudu kekere. Iwadi lori van der Waals heterojunctions ti awọn ohun elo onisẹpo meji (2D) fihan awọn ifojusọna gbooro ni idagbasoke awọn APD ti o ga julọ. Awọn oniwadi lati Ilu China ti yan ohun elo semikondokito onisẹpo-meji bipolar WSe₂ bi ohun elo ti o ṣe akiyesi ati pe o ti murasilẹ APD photodetector pẹlu ọna kika Pt/Wse₂/Ni ti o ni iṣẹ iṣẹ ibaramu ti o dara julọ, lati le yanju iṣoro ariwo ere atorunwa ti aṣawakiri APD fọtoyiya.
Ẹgbẹ oniwadi naa dabaa aṣawari fọto avalanche kan ti o da lori eto Pt/Wse₂/Ni, eyiti o ṣaṣeyọri wiwa ifura pupọ ti awọn ifihan agbara ina alailagbara ni ipele fW ni iwọn otutu yara. Wọn yan ohun elo semikondokito onisẹpo meji WSe₂, eyiti o ni awọn ohun-ini itanna to dara julọ, ati ni idapo Pt ati awọn ohun elo elekiturodu Ni lati ṣaṣeyọri idagbasoke iru tuntun ti avalanche photodetector. Nipa mimuuṣiṣẹpọ deede iṣẹ iṣẹ ti o baamu laarin Pt, WSe₂ ati Ni, a ṣe apẹrẹ ọna gbigbe kan ti o le dina awọn gbigbe dudu ni imunadoko lakoko yiyan gbigba awọn gbigbe ti a ṣẹda lati kọja. Ẹrọ yii ṣe pataki dinku ariwo ti o pọ julọ ti o ṣẹlẹ nipasẹ ionization ikolu ti ngbe, ti n mu ki fọtodetector lati ṣaṣeyọri wiwa ifihan agbara opitika ti o ni imọra pupọ ni ipele ariwo kekere pupọ.
Lẹhinna, lati le ṣalaye ẹrọ ti o wa lẹhin ipa avalanche ti o fa nipasẹ aaye ina mọnamọna ti ko lagbara, awọn oniwadi ni akọkọ ṣe iṣiro ibamu ti awọn iṣẹ iṣẹ inherent ti awọn irin oriṣiriṣi pẹlu WSe₂. Awọn ohun elo irin-semiconductor-metal (MSM) pẹlu oriṣiriṣi awọn amọna irin ni a ṣe ati awọn idanwo ti o yẹ lori wọn. Ni afikun, nipa didin kaakiri ti ngbe ṣaaju ki owusuwusu bẹrẹ, aileto ti ionization ipa le dinku, nitorinaa idinku ariwo. Nitorinaa, awọn idanwo ti o yẹ ni a ṣe. Lati ṣe afihan ilọsiwaju ti Pt/WSe₂/Ni APD ni awọn ofin ti awọn abuda idahun akoko, awọn oniwadi tun ṣe ayẹwo bandiwidi -3 dB ti ẹrọ labẹ oriṣiriṣi awọn iye ere fọtoelectric.
Awọn abajade esiperimenta fihan pe Pt/WSe₂/Ni aṣawari ṣe afihan agbara deede ariwo kekere pupọ (NEP) ni iwọn otutu yara, eyiti o jẹ 8.07 fW/√Hz nikan. Eyi tumọ si pe aṣawari le ṣe idanimọ awọn ifihan agbara opitika ti ko lagbara pupọ. Ni afikun, ẹrọ yii le ṣiṣẹ ni iduroṣinṣin ni igbohunsafẹfẹ modulation ti 20 kHz pẹlu ere giga ti 5 × 10⁵, ni ifijišẹ yanju igo imọ-ẹrọ ti awọn aṣawari fọtovoltaic ibile ti o nira lati dọgbadọgba ere giga ati bandiwidi. Ẹya yii ni a nireti lati pese pẹlu awọn anfani pataki ni awọn ohun elo ti o nilo ere giga ati ariwo kekere.
Iwadi yii ṣe afihan ipa pataki ti imọ-ẹrọ ohun elo ati iṣapeye wiwo ni imudara iṣẹ ṣiṣe tifotodetectors. Nipasẹ apẹrẹ ọgbọn ti awọn amọna ati awọn ohun elo onisẹpo meji, ipa aabo ti awọn gbigbe dudu ti ṣaṣeyọri, dinku kikọlu ariwo ni pataki ati ilọsiwaju imudara wiwa siwaju.
Iṣe ti aṣawari yii kii ṣe afihan nikan ni awọn abuda fọtoelectric, ṣugbọn tun ni awọn ireti ohun elo gbooro. Pẹlu idinamọ imunadoko ti lọwọlọwọ dudu ni iwọn otutu yara ati gbigba daradara ti awọn gbigbe fọtogenerated, aṣawari yii dara julọ fun wiwa awọn ifihan agbara ina alailagbara ni awọn aaye bii ibojuwo ayika, akiyesi astronomical, ati ibaraẹnisọrọ opiti. Aṣeyọri iwadii yii kii ṣe pese awọn imọran tuntun nikan fun idagbasoke awọn ohun elo fọtodetectors kekere, ṣugbọn tun funni ni awọn itọkasi tuntun fun iwadii iwaju ati idagbasoke awọn iṣẹ-giga ati awọn ẹrọ optoelectronic kekere agbara.
Akoko ifiweranṣẹ: Jun-18-2025