Olùwádìí fọ́tò infurarẹẹdi onípele kékeré

Infrared ala kekereẹ̀rọ amúṣẹ́dá fọ́tò ìṣàn omi

Ẹ̀rọ amóhùnmáwòrán infrared avalanche (Olùwádìí fọ́tò APD) jẹ́ ìsọ̀ríawọn ẹrọ fọto ina semikondokitotí ó ń mú èrè gíga jáde nípasẹ̀ ipa ìkọlù ionization, kí ó lè ṣe àṣeyọrí agbára ìwádìí ti àwọn photon díẹ̀ tàbí àwọn photon kan ṣoṣo. Síbẹ̀síbẹ̀, nínú àwọn ètò photodetector APD ìbílẹ̀, ìlànà ìtúká arù tí kò ní ìwọ́ntúnwọ́nsí máa ń yọrí sí pípadánù agbára, débi pé folti ààlà òfuurufú sábà máa ń nílò láti dé 50-200 V. Èyí ń fi àwọn ìbéèrè gíga sí fóltéèjì awakọ̀ àti àwòrán àyíká kíkà ẹ̀rọ náà, ó ń mú kí owó pọ̀ sí i, ó sì ń dín àwọn ohun èlò tí ó gbòòrò kù.

Láìpẹ́ yìí, ìwádìí àwọn ará China ti dámọ̀ràn ètò tuntun kan ti ìṣàn omi nítòsí infrared detector pẹ̀lú fóltéèjì ààlà ìṣàn omi kékeré àti ìfàmọ́ra gíga. Ní ìbámu pẹ̀lú ìfọwọ́sowọ́pọ̀ ara-ẹni ti fẹ́lẹ́fẹ́lẹ́ atomiki, ẹ̀rọ avlanche photodetector yanjú ìfọ́tò ìpalára tí ipò àbùkù ojú-ọ̀nà fa èyí tí kò ṣeé yẹ̀ sílẹ̀ ní ìpele heterojunction. Ní àkókò kan náà, pápá iná mànàmáná “òkè” tó lágbára tí ìfọ́tò ìṣàpẹẹrẹ ń fà ni a lò láti mú kí ìbáṣepọ̀ coulomb pọ̀ sí i láàrín àwọn ẹ̀rọ amúlétutù, láti dín ìfọ́tò phonon mode tí ó wà ní ìta kù, àti láti ṣe àṣeyọrí ìlọ́po méjì gíga ti àwọn ẹ̀rọ amúlétutù tí kò ní ìwọ́ntúnwọ́nsí. Ní iwọ̀n otútù yàrá, agbára ìṣàn omi súnmọ́ ààlà ìmọ̀-ẹ̀rọ. Fún àpẹẹrẹ, (Fún àpẹẹrẹ, ni àlàfo ìpele semiconductor) àti ìfàmọ́ra ìwádìí ti ẹ̀rọ avlanche infrared jẹ́ títí dé ìpele photon 10000.

Ìwádìí yìí dá lórí àtọmù tungsten diselenide (WSe₂) homojunction (chalcogenide irin onípele méjì, TMD) gẹ́gẹ́ bí ohun èlò gain fún àwọn ìṣàn omi tí ń gbé ẹrù. A ṣe àṣeyọrí ìfọ́pọ̀ translational translational breaking nípa ṣíṣe àgbékalẹ̀ ìyípadà ìgbésẹ̀ topography láti fa pápá iná mànàmáná “spike” agbègbè tí ó lágbára ní ìsopọ̀ homojunction mutant.

Ni afikun, sisanra atomiki le dẹkun eto itankale ti ipo phonon ṣe akoso, ki o si ṣe aṣeyọri ilana isare ati isodipupo ti olutaja ti ko ni iwọntunwọnsi pẹlu pipadanu kekere pupọ. Eyi mu agbara ala ti o wa ni iwọn otutu yara sunmọ opin ti imọ-jinlẹ bii bandgap ohun elo semiconductor Fun apẹẹrẹ. A dinku foliteji ala ti o wa ni isalẹ lati 50 V si 1.6 V, eyiti o fun awọn oluwadi laaye lati lo awọn iyika oni-nọmba kekere ti o dagba lati wakọ avalancheolùwádìí fọ́tòàti àwọn diode awakọ̀ àti transistors. Ìwádìí yìí ṣe àgbékalẹ̀ ìyípadà àti lílo agbára agbékalẹ̀ tí kò ní ìwọ́ntúnwọ̀nsì nípasẹ̀ ṣíṣe àgbékalẹ̀ ipa ìlọ́po ìṣàn omi kékeré, èyí tí ó pèsè ojú ìwòye tuntun fún ìdàgbàsókè ìran tuntun ti ìmọ̀-ẹ̀rọ ìwádìí infrared onímọ̀-ẹ̀rọ tí ó ní ìmọ̀lára gíga, ìlọ́po ìsàlẹ̀ àti ìlọ́po ìsàlẹ̀ omi gíga.