Новофотодетектор с висока чувствителност
Наскоро изследователски екип в Китайската академия на науките (КАН), базиран на поликристални богати на галий галиеви оксидни материали (PGR-GaOX), предложи за първи път нова стратегия за проектиране с висока чувствителност и висока скорост на реакция.фотодетекторчрез свързани пироелектрични и фотопроводими ефекти на интерфейса, а съответното изследване е публикувано в Advanced Materials. Високоенергийнифотоелектрически детектори(за дълбоки ултравиолетови (DUV) до рентгенови ленти) са от решаващо значение в различни области, включително националната сигурност, медицината и индустриалната наука.
Въпреки това, съвременните полупроводникови материали като Si и α-Se имат проблеми с голям ток на утечка и нисък коефициент на поглъщане на рентгенови лъчи, което е трудно да се отговори на нуждите за високоефективно откриване. За разлика от тях, широколентовите (WBG) полупроводникови материали от галиев оксид показват голям потенциал за фотоелектрично откриване с висока енергия. Поради неизбежното дълбоко задържане на нива от страна на материала и липсата на ефективен дизайн на структурата на устройството, е трудно да се реализират високочувствителни и бързодействащи високоенергийни фотонни детектори, базирани на широколентови полупроводници. За да се справи с тези предизвикателства, изследователски екип в Китай е проектирал за първи път пироелектричен фотопроводящ диод (PPD) на базата на PGR-GaOX. Чрез свързване на пироелектричния ефект на интерфейса с ефекта на фотопроводимостта, производителността на откриване е значително подобрена. PPD показа висока чувствителност както към DUV, така и към рентгенови лъчи, със скорости на отговор до 104A/W и 105μC×Gyair-1/cm2, съответно, повече от 100 пъти по-високи от предишни детектори, изработени от подобни материали. В допълнение, пироелектричният ефект на интерфейса, причинен от полярната симетрия на областта на изчерпване на PGR-GaOX, може да увеличи скоростта на реакция на детектора 105 пъти до 0,1 ms. В сравнение с конвенционалните фотодиоди, PPDS с автономно захранване произвеждат по-високи коефициенти на усилване поради пироелектричните полета по време на превключване на светлината.
В допълнение, PPD може да работи в режим на отклонение, където усилването е силно зависимо от напрежението на отклонение, а ултрависоко усилване може да се постигне чрез увеличаване на напрежението на отклонение. PPD има голям потенциал за приложение в системи за подобряване на изображенията с ниска консумация на енергия и висока чувствителност. Тази работа не само доказва, че GaOX е обещаващ...високоенергиен фотодетекторматериал, но също така предоставя нова стратегия за реализиране на високопроизводителни фотодетектори с висока енергия.
Време на публикуване: 10 септември 2024 г.