Өздігінен басқарылатын жоғары өнімділікинфрақызыл фотодетектор
инфрақызылфотодетекторКедергіге қарсы күшті қабілеттілік, күшті нысананы тану қабілеті, барлық ауа-райында жұмыс істеу және жақсы жасыру сипаттамалары бар. Ол медицина, әскери, ғарыштық технологиялар және қоршаған ортаны қорғау инженериясы сияқты салаларда маңызды рөл атқаруда. Олардың ішінде өзін-өзі басқаратындарфотоэлектрлік анықтауСыртқы қосымша қуат көзінсіз өз бетінше жұмыс істей алатын микросхема өзінің бірегей өнімділігі (мысалы, энергетикалық тәуелсіздік, жоғары сезімталдық және тұрақтылық және т.б.) арқасында инфрақызыл анықтау саласында үлкен назар аударды. Керісінше, кремний негізіндегі немесе тар жолақты жартылай өткізгіш негізіндегі инфрақызыл чиптер сияқты дәстүрлі фотоэлектрлік анықтау микросхемалар фототоктарды өндіру үшін фотогенерацияланған тасымалдаушылардың бөлінуін жүргізу үшін қосымша ығысу кернеулерін қажет етіп қана қоймайды, сонымен қатар термиялық шуды азайту және жауап беруді жақсарту үшін қосымша салқындату жүйелерін қажет етеді. Сондықтан болашақта инфрақызыл анықтау микросхемаларының келесі буынының қуатты аз тұтыну, шағын өлшем, төмен баға және жоғары өнімділік сияқты жаңа тұжырымдамалары мен талаптарын қанағаттандыру қиын болды.
Жақында Қытай мен Швецияның зерттеу топтары графен нанолента (GNR) пленкаларына/глиноземіне/бір кристалды кремнийге негізделген қысқа толқынды инфрақызыл (SWIR) фотоэлектрлік анықтау микросхемасының жаңа түйреуішті гетероидациялық өздігінен басқарылатын чипін ұсынды. Гетерогенді интерфейс және кіріктірілген электр өрісі тудыратын оптикалық қақпа әсерінің біріктірілген әсерінен чип нөлдік кернеу кезінде ультра жоғары жауап және анықтау өнімділігін көрсетті. Фотоэлектрлік анықтау чипінің өзін-өзі басқару режимінде 75,3 А/Вт-қа дейін жауап беру жылдамдығы, 7,5 × 10¹⁴ Джонс анықтау жылдамдығы және 104%-ға жуық сыртқы кванттық тиімділік бар, бұл кремний негізіндегі чиптердің бірдей түрін анықтау өнімділігін рекордтық 7 ретке жақсартады. Бұған қоса, әдеттегі жетек режимінде чиптің жауап беру жылдамдығы, анықтау жылдамдығы және сыртқы кванттық тиімділігі сәйкесінше 843 A/W, 10¹⁵ Джонс және 105%-ға дейін жетеді, олардың барлығы ағымдағы зерттеулерде көрсетілген ең жоғары мәндер болып табылады. Сонымен қатар, бұл зерттеу фотоэлектрлік анықтау чипінің оптикалық байланыс және инфрақызыл бейнелеу салаларында нақты әлемде қолданылуын көрсетті, оның үлкен қолданбалы әлеуетін көрсетті.
Графен наноленталары /Al₂O₃/ монокристалды кремний негізіндегі фотодетектордың фотоэлектрлік өнімділігін жүйелі түрде зерттеу үшін зерттеушілер оның статикалық (ток-кернеу қисығы) және динамикалық сипаттамалық жауаптарын (ағымдық уақыт қисығы) сынады. Графен нанолентасының /Al₂O₃/ монокристалды кремний гетероструктурасының фотодетекторының оптикалық жауап сипаттамаларын әртүрлі ығысу кернеулерінде жүйелі түрде бағалау үшін зерттеушілер құрылғының динамикалық ток реакциясын 0 В, -1 В, -3 В және -5 В ығысулар кезінде, оптикалық қуаттың тығыздығы μВт/см2. Фототок кері ығысу кезінде артады және барлық ығысу кернеулерінде жылдам жауап беру жылдамдығын көрсетеді.
Ақырында, зерттеушілер бейнелеу жүйесін жасап шығарды және қысқа толқынды инфрақызыл сәулелердің өздігінен жұмыс істейтін кескініне сәтті қол жеткізді. Жүйе нөлдік ауытқу жағдайында жұмыс істейді және энергияны мүлдем тұтынбайды. Фотодетектордың бейнелеу мүмкіндігі «T» әрпі бар қара маска арқылы бағаланды (1-суретте көрсетілгендей).
Қорытындылай келе, бұл зерттеу графен наноленталарына негізделген өздігінен жұмыс істейтін фотодетекторларды сәтті шығарды және рекордтық жоғары жауап жылдамдығына қол жеткізді. Сонымен қатар, зерттеушілер бұл оптикалық байланыс пен бейнелеу мүмкіндіктерін сәтті көрсетті.жоғары жауап беретін фотодетектор. Зерттеудің бұл жетістігі графен наноленталары мен кремний негізіндегі оптоэлектрондық құрылғыларды әзірлеуге практикалық тәсілді қамтамасыз етіп қана қоймайды, сонымен қатар олардың өздігінен жұмыс істейтін қысқа толқынды инфрақызыл фотодетекторлар ретінде тамаша өнімділігін көрсетеді.
Жіберу уақыты: 28 сәуір-2025 ж