Nový vysoce citlivý fotodetektor
Nedávno výzkumný tým z Čínské akademie věd (CAS) založený na polykrystalických materiálech z oxidu galia bohatého na galium (PGR-GaOX) poprvé navrhl novou konstrukční strategii pro vysokou citlivost a vysokou rychlost odezvy, vysoký fotodetektor prostřednictvím pyroelektrického spřaženého rozhraní. a efekty fotovodivosti a příslušný výzkum byl publikován v Advanced Materials. Vysokoenergetické fotoelektrické detektory (pro hluboké ultrafialové (DUV) až rentgenová pásma) jsou kritické v různých oblastech, včetně národní bezpečnosti, medicíny a průmyslové vědy.
Současné polovodičové materiály jako Si a α-Se však mají problémy s velkým svodovým proudem a nízkým koeficientem absorpce rentgenového záření, což je obtížné splnit potřeby vysoce výkonné detekce. Naproti tomu polovodičové materiály z oxidu galia s širokým pásmovou mezerou (WBG) vykazují velký potenciál pro vysokoenergetickou fotoelektrickou detekci. Vzhledem k nevyhnutelné hluboké hladinové pasti na straně materiálu a nedostatku efektivního návrhu na struktuře zařízení je však náročné realizovat vysoce citlivé a vysokoenergetické fotonové detektory s vysokou rychlostí odezvy založené na širokopásmových polovodičích. K řešení těchto problémů výzkumný tým v Číně poprvé navrhl pyroelektrickou fotovodivou diodu (PPD) založenou na PGR-GaOX. Spojením pyroelektrického efektu rozhraní s efektem fotovodivosti se výrazně zlepší detekční výkon. PPD vykazoval vysokou citlivost na DUV i rentgenové záření s rychlostmi odezvy až 104A/W a 105μC×Gyair-1/cm2, v tomto pořadí, více než 100krát vyšší než předchozí detektory vyrobené z podobných materiálů. Navíc pyroelektrický efekt rozhraní způsobený polární symetrií oblasti ochuzení PGR-GaOX může zvýšit rychlost odezvy detektoru 105krát na 0,1 ms. Ve srovnání s konvenčními fotodiodami vytváří PPDS s vlastním napájením vyšší zisky díky pyroelektrickým polím při přepínání světla.
Kromě toho může PPD pracovat v režimu předpětí, kde je zisk vysoce závislý na předpětí a ultravysokého zisku lze dosáhnout zvýšením předpětí. PPD má velký aplikační potenciál v systémech pro vylepšení obrazu s nízkou spotřebou energie a vysokou citlivostí. Tato práce nejen dokazuje, že GaOX je slibný vysokoenergetický fotodetektorový materiál, ale také poskytuje novou strategii pro realizaci vysoce výkonných vysokoenergetických fotodetektorů.
Čas odeslání: 10. září 2024