Yeniyüksek hassasiyetli fotodedektör
Yakın zamanda, Çin Bilimler Akademisi'ndeki (CAS) bir araştırma ekibi, polikristalin galyumca zengin galyum oksit malzemelerine (PGR-GaOX) dayanarak, yüksek hassasiyet ve yüksek tepki hızına sahip yüksek performanslı sensörler için yeni bir tasarım stratejisini ilk kez önerdi.fotodedektörArayüzey piroelektrik ve fotokondüktivite etkilerinin birleşimi yoluyla, ilgili araştırma Advanced Materials dergisinde yayınlanmıştır. Yüksek enerjilifotoelektrik dedektörler(Derin ultraviyole (DUV) ila X-ışını bantları için) ulusal güvenlik, tıp ve endüstriyel bilim de dahil olmak üzere çeşitli alanlarda kritik öneme sahiptirler.
Ancak, Si ve α-Se gibi mevcut yarı iletken malzemeler, yüksek performanslı algılama ihtiyaçlarını karşılamayı zorlaştıran büyük kaçak akım ve düşük X-ışını soğurma katsayısı sorunlarına sahiptir. Buna karşılık, geniş bant aralıklı (WBG) yarı iletken galyum oksit malzemeler, yüksek enerjili fotoelektrik algılama için büyük potansiyel göstermektedir. Bununla birlikte, malzeme tarafındaki kaçınılmaz derin seviye tuzakları ve cihaz yapısında etkili tasarım eksikliği nedeniyle, geniş bant aralıklı yarı iletkenlere dayalı yüksek hassasiyetli ve yüksek tepki hızına sahip yüksek enerjili foton dedektörleri gerçekleştirmek zordur. Bu zorlukların üstesinden gelmek için, Çin'deki bir araştırma ekibi ilk kez PGR-GaOX'e dayalı bir piroelektrik fotokondüktif diyot (PPD) tasarladı. Arayüz piroelektrik etkisini fotokondüktivite etkisiyle birleştirerek, algılama performansı önemli ölçüde iyileştirildi. PPD, hem DUV hem de X ışınlarına karşı yüksek hassasiyet gösterdi ve sırasıyla 104 A/W ve 105 μC × Gyair-1/cm2'ye kadar tepki oranlarına ulaştı; bu da benzer malzemelerden yapılmış önceki dedektörlere göre 100 kattan fazla bir artış anlamına geliyor. Ek olarak, PGR-GaOX tükenme bölgesinin polar simetrisinden kaynaklanan arayüz piroelektrik etkisi, dedektörün tepki hızını 105 kat artırarak 0,1 ms'ye çıkarabilir. Geleneksel fotodiyotlarla karşılaştırıldığında, kendi kendine çalışan modlu PPDS, ışık anahtarlaması sırasında piroelektrik alanlar nedeniyle daha yüksek kazançlar üretir.
Ek olarak, PPD, kazancın önyargı voltajına büyük ölçüde bağlı olduğu önyargı modunda çalışabilir ve önyargı voltajı artırılarak ultra yüksek kazanç elde edilebilir. PPD, düşük enerji tüketimi ve yüksek hassasiyetli görüntüleme geliştirme sistemlerinde büyük uygulama potansiyeline sahiptir. Bu çalışma, GaOX'in umut vadeden bir malzeme olduğunu kanıtlamakla kalmaz, aynı zamandayüksek enerjili fotodedektörBu, malzeme açısından zengin olmasının yanı sıra, yüksek performanslı yüksek enerjili fotodedektörlerin gerçekleştirilmesi için yeni bir strateji de sunmaktadır.
Yayın tarihi: 10 Eylül 2024