Olùwádìí fọ́tò onípele méjì onípele méjì tí ó ní ìpele méjì

Oníwọ̀n méjì onípele méjìẹ̀rọ amúṣẹ́dá fọ́tò ìṣàn omi

Ẹ̀rọ amóhùnmáwòrán onípele méjì ti ìṣàn omi onípele méjì (Olùwádìí fọ́tò APD) ṣe àṣeyọrí ariwo tí ó kéré gan-an àti wíwá ìfàmọ́ra gíga

Wiwa imọlara giga ti awọn photon diẹ tabi paapaa awọn photon kan ṣoṣo ni awọn ireti ohun elo pataki ni awọn aaye bii aworan ina ti ko lagbara, sensọ latọna jijin ati telemetry, ati ibaraẹnisọrọ kuatomu. Lara wọn, sensọ ina ti o wa ni isalẹ (APD) ti di itọsọna pataki ni aaye iwadii ẹrọ optoelectronic nitori awọn abuda rẹ ti iwọn kekere, ṣiṣe giga ati isọdọkan irọrun. Ratio ifihan agbara-si-ariwo (SNR) jẹ itọkasi pataki ti sensọ ina APD, eyiti o nilo ere giga ati ṣiṣan dudu kekere. Iwadi lori awọn ohun elo van der Waals heterojunctions ti awọn ohun elo onisẹpo meji (2D) fihan awọn ireti gbooro ninu idagbasoke awọn APDs iṣẹ giga. Awọn oluwadi lati China yan ohun elo semiconductor onisẹpo meji WSe₂ bipolar bipolar gẹgẹbi ohun elo fọto ati ẹrọ ina APD ti a pese daradara pẹlu eto Pt/WSe₂/Ni ti o ni iṣẹ iṣẹ ti o baamu julọ, lati le yanju iṣoro ariwo ere ti o wa ninu ti sensọ ina APD ibile.

Àwọn olùwádìí náà dámọ̀ràn ẹ̀rọ avalanche photodetector kan tí a gbé kalẹ̀ lórí ìṣètò Pt/WSe₂/Ni, èyí tí ó ṣe àwárí àmì ìmọ́lẹ̀ tí kò lágbára púpọ̀ ní ìpele fW ní iwọ̀n otútù yàrá. Wọ́n yan ohun èlò semiconductor oní-méjì WSe₂, tí ó ní àwọn ànímọ́ iná mànàmáná tó dára, wọ́n sì so àwọn ohun èlò elektrode Pt àti Ni pọ̀ láti ṣe àṣeyọrí irú photodetector avalanche tuntun. Nípa ṣíṣe àtúnṣe ìṣedéédé iṣẹ́ láàrín Pt, WSe₂ àti Ni dáadáa, a ṣe ẹ̀rọ arìnrìn-àjò kan tí ó lè dí àwọn ohun èlò dúdú lọ́nà tí ó dára nígbà tí ó ń jẹ́ kí àwọn ohun èlò photodeveloped kọjá. Ẹ̀rọ yìí dín ariwo tí ó pọ̀ jù tí ionization ìpalára carrier ń fà kù gidigidi, èyí tí ó ń jẹ́ kí photodetector náà ṣe àṣeyọrí ìwádìí àmì opitika tí ó ní ìmọ̀lára gidigidi ní ìpele ariwo tí ó kéré gan-an.

Lẹ́yìn náà, láti lè ṣàlàyé bí iṣẹ́ tó wà lẹ́yìn ìtútù tí pápá iná mànàmáná tí kò lágbára ṣe fà, àwọn olùwádìí kọ́kọ́ ṣe àyẹ̀wò ìbáramu àwọn iṣẹ́ iṣẹ́ tó wà nínú onírúurú irin pẹ̀lú WSe₂. A ṣe àwọn ẹ̀rọ irin-semiconductor-metal (MSM) pẹ̀lú onírúurú elekitirodu irin, a sì ṣe àwọn àyẹ̀wò tó yẹ lórí wọn. Ní àfikún, nípa dín ìtútù àwọn ohun èlò agbérù kí ìtútù tó bẹ̀rẹ̀, a lè dín àìròtẹ́lẹ̀ ìpalára ionization kù, èyí á sì dín ariwo kù. Nítorí náà, a ṣe àwọn àyẹ̀wò tó yẹ. Láti túbọ̀ fi hàn pé Pt/WSe₂/Ni APD dára ju bó ṣe yẹ lọ ní ti àwọn ànímọ́ ìdáhùn àkókò, àwọn olùwádìí tún ṣe àyẹ̀wò ìpele -3 dB ti ẹ̀rọ náà lábẹ́ àwọn iye photoelectric gain variation tó yàtọ̀ síra.

Àwọn àbájáde ìwádìí fihàn pé ohun èlò Pt/WSe₂/Ni ń fi agbára ariwo tí ó kéré gan-an hàn (NEP) ní iwọ̀n otutu yàrá, èyí tí ó jẹ́ 8.07 fW/√Hz nìkan. Èyí túmọ̀ sí wípé ohun èlò náà lè ṣàwárí àwọn àmì ojú tí kò lágbára gidigidi. Ní àfikún, ẹ̀rọ yìí lè ṣiṣẹ́ ní ìdúróṣinṣin ní ìgbóná 20 kHz pẹ̀lú èrè gíga ti 5×10⁵, ó sì ṣàṣeyọrí láti yanjú ìṣòro ìmọ̀ ẹ̀rọ ti àwọn ohun èlò photovoltaic ìbílẹ̀ tí ó ṣòro láti ṣe àtúnṣe èrè gíga àti bandwidth. A retí pé ẹ̀yà ara yìí yóò fún un ní àwọn àǹfààní pàtàkì nínú àwọn ohun èlò tí ó nílò èrè gíga àti ariwo kékeré.

Ìwádìí yìí fi ipa pàtàkì tí ìmọ̀ ẹ̀rọ ohun èlò àti ìṣàtúnṣe ìsopọ̀ ní nínú mímú iṣẹ́ pọ̀ sí ifotodetectorsNípasẹ̀ ìṣẹ̀dá àwọn elekitirodu àti àwọn ohun èlò onípele méjì, a ti ṣàṣeyọrí ààbò àwọn ohun èlò dúdú, èyí tí ó dín ìdènà ariwo kù gidigidi tí ó sì tún mú kí iṣẹ́ wíwá nǹkan sunwọ̀n sí i.

Iṣẹ́ ẹ̀rọ yìí kìí ṣe pé ó ń hàn nínú àwọn ànímọ́ ẹ̀rọ iná mànàmáná nìkan, ó tún ní àwọn àǹfààní lílo tó gbòòrò. Pẹ̀lú ìdènà rẹ̀ tó múná dóko ti ìṣàn dúdú ní iwọ̀n otutu yàrá àti fífa àwọn ohun èlò tí a ti ṣe fọ́tò jáde dáadáa, ẹ̀rọ yìí dára fún wíwá àwọn àmì ìmọ́lẹ̀ tí kò lágbára ní àwọn pápá bíi ìṣàyẹ̀wò àyíká, àkíyèsí ìjìnlẹ̀, àti ìbánisọ̀rọ̀ ojú. Àṣeyọrí ìwádìí yìí kìí ṣe pé ó ń fúnni ní àwọn èrò tuntun fún ìdàgbàsókè àwọn ẹ̀rọ iná mànàmáná oníwọ̀n kékeré nìkan, ṣùgbọ́n ó tún ń fúnni ní àwọn ìtọ́kasí tuntun fún ìwádìí àti ìdàgbàsókè àwọn ẹ̀rọ iná mànàmáná oníṣẹ́ gíga àti agbára kékeré lọ́jọ́ iwájú.