Високопроизводителен самоходенинфрачервен фотодетектор
инфрачервенфотодетекторпритежава характеристиките на силна противосмущаваща способност, силно разпознаване на цели, работа при всякакви метеорологични условия и добра маскировка. Той играе все по-важна роля в области като медицината, военното дело, космическите технологии и екологичното инженерство. Сред тях са самоуправляемите.фотоелектрично откриванеЧиповете, които могат да работят независимо без външно допълнително захранване, привлякоха широко внимание в областта на инфрачервеното откриване поради уникалните си характеристики (като енергийна независимост, висока чувствителност и стабилност и др.). За разлика от тях, традиционните фотоелектрични детекторни чипове, като например силициеви или теснолентови полупроводникови инфрачервени чипове, не само изискват допълнителни напрежения на отклонение, за да се отделят фотогенерираните носители, за да се произведат фототокове, но и се нуждаят от допълнителни охладителни системи за намаляване на топлинния шум и подобряване на реакцията. Поради това е станало трудно да се отговорят на новите концепции и изисквания на следващото поколение инфрачервени детекторни чипове в бъдеще, като например ниска консумация на енергия, малък размер, ниска цена и висока производителност.
Наскоро изследователски екипи от Китай и Швеция предложиха нов самозадвижващ се фотоелектричен детекторен чип с късовълнова инфрачервена (SWIR) връзка с пин хетеропреход, базиран на филми от графенова нанолента (GNR)/алуминиев оксид/монокристален силиций. Под комбинирания ефект на оптичния гейтингов ефект, задействан от хетерогенния интерфейс и вграденото електрическо поле, чипът демонстрира ултрависока производителност на реакция и детекция при нулево напрежение на отклонение. Фотоелектричният детекторен чип има скорост на реакция до 75,3 A/W в самозадвижващ се режим, скорост на детекция от 7,5 × 10¹⁴ Jones и външна квантова ефективност близо до 104%, подобрявайки производителността на детекция на същия тип силициеви чипове с рекордните 7 порядъка. Освен това, при конвенционален режим на задвижване, скоростта на реакция, скоростта на детекция и външната квантова ефективност на чипа са съответно 843 A/W, 10¹⁵ Jones и 105%, като всички те са най-високите стойности, докладвани в настоящите изследвания. Междувременно, това изследване демонстрира и реалното приложение на фотоелектричния детекторен чип в областта на оптичната комуникация и инфрачервеното изображение, подчертавайки огромния му потенциал за приложение.
За да изследват систематично фотоелектричните характеристики на фотодетектора, базиран на графенови наноленти /Al₂O₃/ монокристален силиций, изследователите са тествали неговите статични (крива ток-напрежение) и динамични характеристични отклики (крива ток-време). За да оценят систематично оптичните характеристики на отклика на фотодетектора с хетероструктура графенова нанолента /Al₂O₃/ монокристален силиций при различни напрежения на отклонение, изследователите са измерили динамичния токов отклик на устройството при напрежения 0 V, -1 V, -3 V и -5 V, с плътност на оптичната мощност от 8,15 μW/cm². Фототокът се увеличава с обратното отклонение и показва бърза скорост на отклик при всички напрежения на отклонение.
Накрая, изследователите създадоха система за изображения и успешно постигнаха самостоятелно захранване за изображения в късовълновия инфрачервен спектър. Системата работи при нулево отклонение и няма никаква консумация на енергия. Възможностите за изображения на фотодетектора бяха оценени с помощта на черна маска с буквата „T“ (както е показано на Фигура 1).
В заключение, това изследване успешно създаде самозахранващи се фотодетектори, базирани на графенови наноленти, и постигна рекордно висок процент на реакция. Междувременно изследователите успешно демонстрираха възможностите за оптична комуникация и изображения на това...високочувствителен фотодетекторТова изследователско постижение не само предоставя практически подход за разработване на графенови наноленти и силициеви оптоелектронни устройства, но също така демонстрира отличната им производителност като самозахранващи се късовълнови инфрачервени фотодетектори.
Време на публикуване: 28 април 2025 г.