Төмен шекті инфрақызылкөшкін фотодетекторы
Инфрақызыл көшкін фотодетекторы (APD фотодетекторы) - бұл класжартылай өткізгіш фотоэлектрлік құрылғыларсоқтығысу ионизациясы арқылы жоғары күшейту тудырады, осылайша бірнеше фотонның немесе тіпті жеке фотондардың анықтау қабілетіне қол жеткізіледі. Дегенмен, дәстүрлі APD фотодетекторлық құрылымдарында тепе-теңдіксіз тасымалдаушылардың шашырауы процесі энергия шығынына әкеледі, сондықтан көшкін шегінің кернеуі әдетте 50-200 В жетуі керек. Бұл құрылғының жетек кернеуіне және оқу тізбегінің дизайнына жоғары талаптар қояды, шығындарды арттырады және кеңірек қолдануды шектейді.
Жақында қытайлық зерттеулер төмен көшкін шегі кернеуі және жоғары сезімталдығы бар инфрақызыл көшкін детекторының жаңа құрылымын ұсынды. Атом қабатының өздігінен легирленетін гомоөткізгішіне негізделген көшкін фотодетекторы гетероөткізгіште болмайтын интерфейс ақауы күйінен туындаған зиянды шашырауын шешеді. Сонымен қатар, трансляция симметриясының бұзылуынан туындаған күшті жергілікті «шың» электр өрісі тасымалдаушылар арасындағы кулондық өзара әрекеттесуді күшейту, жазықтықтан тыс фонондық режим басым шашырауын басу және тепе-теңдіксіз тасымалдаушылардың жоғары екі еселенген тиімділігіне қол жеткізу үшін қолданылады. Бөлме температурасында шекті энергия теориялық шегіне жақын Eg (Eg - жартылай өткізгіштің тыйым салынған аймағы) және инфрақызыл көшкін детекторының анықтау сезімталдығы 10000 фотон деңгейіне дейін жетеді.
Бұл зерттеу заряд тасымалдаушы көшкіндері үшін күшейту ортасы ретінде атом қабатындағы өздігінен легирленген вольфрам диселениді (WSe₂) гомоөткізгіштігіне (екі өлшемді өтпелі металл халькогениді, TMD) негізделген. Кеңістіктік трансляциялық симметрияның бұзылуы мутантты гомоөткізгіш интерфейсінде күшті жергілікті «тікенекті» электр өрісін тудыру үшін топографиялық саты мутациясын жобалау арқылы жүзеге асырылады.
Сонымен қатар, атом қалыңдығы фонондық режим басым болатын шашыраңқылық механизмін басуы және өте төмен шығынмен тепе-теңдіксіз тасымалдаушының үдеу және көбейту процесін жүзеге асыруы мүмкін. Бұл бөлме температурасында көшкін шегінің энергиясын теориялық шегіне, яғни жартылай өткізгіш материалдың тыйым салынған аймағына жақындатады. Мысалы, көшкін шегінің кернеуі 50 В-тан 1,6 В-қа дейін төмендетілді, бұл зерттеушілерге көшкінді басқару үшін жетілген төмен вольтты сандық тізбектерді пайдалануға мүмкіндік берді.фотодетекторсондай-ақ жетек диодтары мен транзисторлары. Бұл зерттеу төмен шекті көшкін көбейту әсерін жобалау арқылы тепе-теңдіксіз тасымалдаушы энергияны тиімді түрлендіруді және пайдалануды жүзеге асырады, бұл келесі буынның жоғары сезімтал, төмен шекті және жоғары күшейткішті көшкін инфрақызыл анықтау технологиясын әзірлеуге жаңа көзқарас береді.
Жарияланған уақыты: 16 сәуір 2025 ж.