Yüksek performanslı, kendi kendine gidenkızılötesi fotodedektör
kızılötesifotodedektörgüçlü anti-parazit yeteneği, güçlü hedef tanıma yeteneği, her türlü hava koşulunda çalışma ve iyi gizlenme özelliklerine sahiptir. Tıp, askeriye, uzay teknolojisi ve çevre mühendisliği gibi alanlarda giderek daha önemli bir rol oynamaktadır. Bunlar arasında, kendi kendine gidenfotoelektrik algılamaHarici ek bir güç kaynağı olmadan bağımsız olarak çalışabilen çip, benzersiz performansı (enerji bağımsızlığı, yüksek hassasiyet ve kararlılık vb. gibi) nedeniyle kızılötesi algılama alanında yoğun ilgi görmüştür. Buna karşılık, silikon tabanlı veya dar bant aralıklı yarı iletken tabanlı kızılötesi çipler gibi geleneksel fotoelektrik algılama çipleri, yalnızca foto akımları üretmek için fotojenlenmiş taşıyıcıların ayrılmasını sağlamak için ek önyargı voltajlarına ihtiyaç duymakla kalmaz, aynı zamanda termal gürültüyü azaltmak ve tepkiselliği iyileştirmek için ek soğutma sistemlerine de ihtiyaç duyar. Bu nedenle, düşük güç tüketimi, küçük boyut, düşük maliyet ve yüksek performans gibi gelecekte yeni nesil kızılötesi algılama çiplerinin yeni kavramlarını ve gereksinimlerini karşılamak zorlaşmıştır.
Son zamanlarda, Çin ve İsveç'ten araştırma ekipleri, grafen nanoribbon (GNR) filmler/alümina/tek kristal silikon bazlı yeni bir pin heterojunction kendi kendine çalışan kısa dalga kızılötesi (SWIR) fotoelektrik algılama çipi önerdiler. Heterojen arayüz ve yerleşik elektrik alanı tarafından tetiklenen optik geçitleme etkisinin birleşik etkisi altında, çip sıfır önyargı voltajında ultra yüksek tepki ve algılama performansı gösterdi. Fotoelektrik algılama çipi, kendi kendine çalışan modda 75,3 A/W kadar yüksek bir A tepki oranına, 7,5 × 10¹⁴ Jones algılama oranına ve %104'e yakın bir harici kuantum verimliliğine sahip olup, aynı tip silikon tabanlı çiplerin algılama performansını rekor düzeyde 7 büyüklük sırasına kadar iyileştirdi. Ek olarak, geleneksel sürüş modunda, çipin tepki oranı, algılama oranı ve harici kuantum verimliliği sırasıyla 843 A/W, 10¹⁵ Jones ve %105 kadar yüksektir ve bunların hepsi mevcut araştırmalarda bildirilen en yüksek değerlerdir. Bu arada, bu araştırma ayrıca fotoelektrik algılama çipinin optik iletişim ve kızılötesi görüntüleme alanlarında gerçek dünya uygulamasını göstererek muazzam uygulama potansiyelini vurgulamıştır.
Grafen nanoribbon /Al₂O₃/ tek kristal silikon bazlı fotodetektörün fotoelektrik performansını sistematik olarak incelemek için araştırmacılar, statik (akım-gerilim eğrisi) ve dinamik karakteristik tepkilerini (akım-zaman eğrisi) test ettiler. Grafen nanoribbon /Al₂O₃/ monokristal silikon heteroyapılı fotodetektörün farklı önyargı voltajları altında optik tepki özelliklerini sistematik olarak değerlendirmek için araştırmacılar, cihazın dinamik akım tepkisini 0 V, -1 V, -3 V ve -5 V önyargılarında, 8,15 μW/cm² optik güç yoğunluğuyla ölçtüler. Fotoakım ters önyargı ile artar ve tüm önyargı voltajlarında hızlı bir tepki hızı gösterir.
Son olarak, araştırmacılar bir görüntüleme sistemi ürettiler ve kısa dalga kızılötesinin kendi kendine güç sağlayan görüntülemesini başarıyla gerçekleştirdiler. Sistem sıfır önyargı altında çalışır ve hiç enerji tüketmez. Fotodetektörün görüntüleme yeteneği, "T" harfi desenine sahip siyah bir maske kullanılarak değerlendirildi (Şekil 1'de gösterildiği gibi).
Sonuç olarak, bu araştırma grafen nanobantlara dayalı kendi kendine güç sağlayan fotodedektörleri başarıyla üretti ve rekor kıran yüksek bir yanıt oranına ulaştı. Bu arada, araştırmacılar bu cihazın optik iletişim ve görüntüleme yeteneklerini başarıyla gösterdileryüksek tepkili fotodedektörBu araştırma başarısı, yalnızca grafen nanobantların ve silikon tabanlı optoelektronik cihazların geliştirilmesi için pratik bir yaklaşım sağlamakla kalmıyor, aynı zamanda kendi kendine güç sağlayan kısa dalga kızılötesi fotodedektörler olarak mükemmel performanslarını da ortaya koyuyor.
Gönderi zamanı: 28-Nis-2025