Ново изследване на нискоразмерния лавинов фотодетектор
Високочувствителното откриване на малкофотонни или дори еднофотонни технологии има значителни перспективи за приложение в области като изображения при слаба светлина, дистанционно наблюдение и телеметрия, както и квантова комуникация. Сред тях, лавинните фотодетектори (APD) са се превърнали във важно направление в областта на изследванията на оптоелектронни устройства поради малкия си размер, висока ефективност и лесна интеграция. Съотношението сигнал/шум (SNR) е важен индикатор за APD фотодетектора, който изисква високо усилване и нисък тъмен ток. Изследванията на двуизмерни (2D) ван дер Ваалсови хетеропреходи показват широки перспективи в разработването на високопроизводителни APD. Изследователи от Китай избраха биполярния двуизмерен полупроводников материал WSe₂ като фоточувствителен материал и внимателно подготвиха структурата Pt/WSe₂/Ni.APD фотодетекторс най-добрата съвпадаща работна функция за решаване на проблема с присъщия шум на усилването на традиционния APD.
Изследователите са предложилилавинов фотодетекторбазирана на структурата Pt/WSe₂/Ni, постигайки високочувствително откриване на изключително слаби светлинни сигнали на ниво fW при стайна температура. Те избраха двуизмерния полупроводников материал WSe₂, който има отлични електрически свойства, и го комбинираха с Pt и Ni електродни материали, за да разработят успешно нов тип лавинен фотодетектор. Чрез прецизно оптимизиране на съгласуването на работата на изхода между Pt, WSe₂ и Ni е проектиран транспортен механизъм, който може ефективно да блокира тъмните носители, като същевременно селективно позволява на фотогенерираните носители да преминават. Този механизъм значително намалява излишния шум, причинен от йонизацията от удар на носителите, което позволява на фотодетектора да постигне високочувствително откриване на оптичен сигнал при изключително ниско ниво на шум.
Това проучване демонстрира решаващата роля на материалознанието и оптимизацията на интерфейса за подобряване на производителността на...фотодетекториЧрез гениален дизайн на електродите и двуизмерните материали е постигнат екраниращ ефект на тъмните носители, което значително намалява шумовите смущения и допълнително подобрява ефективността на откриване. Производителността на този детектор се отразява не само в неговите фотоелектрични характеристики, но и има широки перспективи за приложение. С ефективното си блокиране на тъмния ток при стайна температура и ефикасното поглъщане на фотогенерираните носители, този фотодетектор е особено подходящ за откриване на слаби светлинни сигнали в области като мониторинг на околната среда, астрономически наблюдения и оптична комуникация. Това изследователско постижение не само предоставя нови идеи за разработването на фотодетектори с нискоразмерни материали, но и предлага нови референции за бъдещи изследвания и разработки на високопроизводителни и нискоенергийни оптоелектронни устройства.
Време на публикуване: 27 август 2025 г.