Жаңа жоғары сезімталдықты фотодетектор

Жаңа жоғары сезімталдықты фотодетектор

Жақында Қытай Ғылым Академиясының (CAS) зерттеу тобы галлийге бай поликристалды галлий оксиді материалдарына (PGR-GaOX) негізделген пироэлектрлік интерфейс арқылы жоғары сезімталдық пен жоғары жауап беру жылдамдығы жоғары фотодетекторға арналған жаңа дизайн стратегиясын алғаш рет ұсынды. және фотоөткізгіштік әсерлері және сәйкес зерттеулер Advanced Materials журналында жарияланды. Жоғары энергиялы фотоэлектрлік детекторлар (терең ультракүлгін (DUV) және рентгендік жолақтар үшін) ұлттық қауіпсіздікті, медицинаны және өнеркәсіптік ғылымды қоса алғанда, әртүрлі салаларда маңызды болып табылады.

Дегенмен, Si және α-Se сияқты ағымдағы жартылай өткізгіш материалдарда үлкен ағып кету тогы және төмен рентгендік жұтылу коэффициенті проблемалары бар, бұл жоғары өнімділікті анықтау қажеттіліктерін қанағаттандыру қиын. Керісінше, кең жолақты саңылау (WBG) жартылай өткізгіш галлий оксиді материалдары жоғары энергиялы фотоэлектрлік анықтау үшін үлкен әлеуетті көрсетеді. Дегенмен, материалдық жағынан сөзсіз терең деңгейлі тұзақ пен құрылғы құрылымында тиімді дизайнның болмауына байланысты, кең жолақты жартылай өткізгіштерге негізделген жоғары сезімталдық пен жоғары жауап жылдамдығы жоғары энергиялы фотонды детекторларды жүзеге асыру қиынға соғады. Осы қиындықтарды шешу үшін Қытайдағы зерттеу тобы алғаш рет PGR-GaOX негізіндегі пироэлектрлік фотоөткізгіш диодты (PPD) жобалады. Интерфейстің пироэлектрлік эффектісін фотоөткізгіштік эффектімен біріктіру арқылы анықтау өнімділігі айтарлықтай жақсарады. PPD DUV және рентген сәулелеріне жоғары сезімталдық көрсетті, жауап беру жылдамдығы тиісінше 104A/W және 105μC×Gyair-1/cm2, ұқсас материалдардан жасалған алдыңғы детекторларға қарағанда 100 еседен астам жоғары. Сонымен қатар, PGR-GaOX сарқылу аймағының полярлық симметриясынан туындаған интерфейстік пироэлектрлік эффект детектордың жауап беру жылдамдығын 105 есе 0,1 мс дейін арттыруы мүмкін. Кәдімгі фотодиодтармен салыстырғанда, өздігінен жұмыс істейтін PPDS режимі жарықты ауыстыру кезінде пироэлектрлік өрістерге байланысты жоғары нәтиже береді.

Сонымен қатар, PPD ығысу режимінде жұмыс істей алады, мұнда күшейту ығысу кернеуіне өте тәуелді және ультра жоғары күшейтуге ығысу кернеуін арттыру арқылы қол жеткізуге болады. PPD энергияны аз тұтынуда және жоғары сезімталдықты бейнелеуді жақсарту жүйелерінде үлкен қолдану мүмкіндігіне ие. Бұл жұмыс GaOX-тің жоғары энергиялық фотодетекторлардың перспективалы материалы екенін дәлелдеп қана қоймайды, сонымен қатар жоғары өнімділік жоғары энергия фотодетекторларын жүзеге асырудың жаңа стратегиясын ұсынады.