Novývysoce citlivý fotodetektor
Výzkumný tým Čínské akademie věd (CAS) nedávno poprvé navrhl novou konstrukční strategii pro vysokou citlivost a rychlost odezvy, založenou na polykrystalických materiálech z oxidu galia bohatého na galium.fotodetektorprostřednictvím spřažených pyroelektrických a fotovodivostních efektů na rozhraní a příslušný výzkum byl publikován v časopise Advanced Materials. Vysokoenergetickéfotoelektrické detektory(pro pásma hlubokého ultrafialového (DUV) až rentgenového záření) jsou klíčové v řadě oblastí, včetně národní bezpečnosti, medicíny a průmyslové vědy.
Současné polovodičové materiály, jako jsou 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 na bázi oxidu galia s širokopásmovou mezerou (WBG) vykazují velký potenciál pro detekci fotoelektrických pastí s vysokými energiemi. Vzhledem k nevyhnutelné hluboké úrovni zachycení na straně materiálu a nedostatku efektivního návrhu struktury zařízení je však náročné realizovat detektory fotonů s vysokou citlivostí a vysokou rychlostí odezvy na bázi polovodičů s širokopásmovou mezerou. Aby se tyto problémy vyřešily, výzkumný tým v Číně poprvé navrhl pyroelektrickou fotovodivou diodu (PPD) založenou na PGR-GaOX. Spojením pyroelektrického jevu na rozhraní s efektem fotovodivosti se detekční výkon výrazně zlepšil. PPD vykazovala vysokou citlivost jak na DUV, tak na rentgenové záření s rychlostí odezvy až 104A/W a 105μC×Gyair-1/cm2, což je více než 100krát více než u předchozích detektorů vyrobených z podobných materiálů. Kromě toho může pyroelektrický efekt na rozhraní způsobený polární symetrií oblasti vyčerpání PGR-GaOX zvýšit rychlost odezvy detektoru 105krát na 0,1 ms. Ve srovnání s konvenčními fotodiodami produkují PPDS s vlastním napájením vyšší zisky díky pyroelektrickým polím během přepínání světla.
Kromě toho může PPD pracovat v režimu předpětí, kde je zesílení vysoce závislé na předpětí, a ultra vysokého zesílení lze dosáhnout zvýšením předpětí. PPD má velký aplikační potenciál v systémech s nízkou spotřebou energie a vysokou citlivostí pro vylepšení obrazu. Tato práce nejen dokazuje, že GaOX je slibný...vysokoenergetický fotodetektormateriál, ale také poskytuje novou strategii pro realizaci vysoce výkonných fotodetektorů s vysokou energií.
Čas zveřejnění: 10. září 2024