Didelio našumo savaeigisinfraraudonųjų spindulių fotodetektorius
infraraudonųjų spinduliųfotodetektoriuspasižymi stipriu anti-interferenciniu pajėgumu, puikiu taikinio atpažinimo gebėjimu, veikimu bet kokiu oru ir geru maskavimu. Jis vaidina vis svarbesnį vaidmenį tokiose srityse kaip medicina, kariuomenė, kosmoso technologijos ir aplinkos inžinerija. Tarp jų yra savaeigisfotoelektrinis aptikimasLustas, galintis veikti nepriklausomai be išorinio papildomo maitinimo šaltinio, sulaukė didelio dėmesio infraraudonųjų spindulių aptikimo srityje dėl savo unikalių savybių (pvz., energetinio nepriklausomumo, didelio jautrumo ir stabilumo ir kt.). Tuo tarpu tradiciniams fotoelektriniams aptikimo lustams, tokiems kaip silicio pagrindu pagaminti arba siaurajuosčiai puslaidininkiniai infraraudonųjų spindulių lustai, ne tik reikia papildomų įtampos lygių, kad būtų galima atskirti fotogeneruotus krūvininkus ir sukurti fotosroves, bet ir papildomų aušinimo sistemų, kad būtų sumažintas šiluminis triukšmas ir pagerintas reagavimas. Todėl ateityje tapo sunku patenkinti naujos kartos infraraudonųjų spindulių aptikimo lustų koncepcijas ir reikalavimus, tokius kaip mažas energijos suvartojimas, mažas dydis, maža kaina ir didelis našumas.
Neseniai Kinijos ir Švedijos tyrėjų komandos pasiūlė naują kontaktų heterosandūros savaime valdomą trumpųjų bangų infraraudonųjų spindulių (SWIR) fotoelektrinį aptikimo lustą, pagrįstą grafeno nanojuostelės (GNR) plėvelėmis / aliuminio oksidu / monokristalu siliciu. Dėl heterogeninės sąsajos sukelto optinio valdymo efekto ir integruoto elektrinio lauko bendro poveikio lustas pademonstravo itin didelį atsaką ir aptikimo našumą esant nulinei poslinkio įtampai. Fotoelektrinio aptikimo lusto atsako dažnis savaime valdomu režimu siekia 75,3 A/W, aptikimo dažnis – 7,5 × 10¹⁴ jonų, o išorinis kvantinis efektyvumas siekia beveik 104 %, pagerindamas to paties tipo silicio pagrindu pagamintų lustų aptikimo našumą rekordiniais 7 dydžio eilėmis. Be to, įprastu pavaros režimu lusto atsako dažnis, aptikimo dažnis ir išorinis kvantinis efektyvumas siekia atitinkamai 843 A/W, 10¹⁵ jonų ir 105 %, o tai yra didžiausios vertės, nurodytos dabartiniuose tyrimuose. Tuo tarpu šis tyrimas taip pat parodė fotoelektrinio aptikimo lusto pritaikymą realiame pasaulyje optinio ryšio ir infraraudonųjų spindulių vaizdavimo srityse, pabrėždamas jo didžiulį pritaikymo potencialą.
Siekdami sistemingai ištirti grafeno nanojuostelių /Al₂O₃ / monokristalo silicio pagrindu sukurto fotodetektoriaus fotoelektrines charakteristikas, tyrėjai išbandė jo statines (srovės ir įtampos kreivė) ir dinamines charakteristikas (srovės ir laiko kreivė). Siekdami sistemingai įvertinti grafeno nanojuostelės /Al₂O₃ / monokristalinio silicio heterostruktūros fotodetektoriaus optines charakteristikas esant skirtingoms poslinkio įtampoms, tyrėjai išmatavo įrenginio dinaminę srovės charakteristikas esant 0 V, -1 V, -3 V ir -5 V poslinkiams, kai optinis galios tankis yra 8,15 μW/cm². Fotosrovė didėja esant atvirkštiniam poslinkiui ir pasižymi greitu atsako greičiu esant visoms poslinkio įtampoms.
Galiausiai tyrėjai sukūrė vaizdo gavimo sistemą ir sėkmingai pasiekė savarankišką trumpųjų bangų infraraudonųjų spindulių vaizdavimą. Sistema veikia esant nuliniam poslinkiui ir visiškai nevartoja energijos. Fotodetektoriaus vaizdo gavimo galimybės buvo įvertintos naudojant juodą kaukę su raidės „T“ šablonu (kaip parodyta 1 paveiksle).
Apibendrinant, šio tyrimo metu sėkmingai pagaminti savaeigiai fotodetektoriai, pagrįsti grafeno nanojuostomis, ir pasiektas rekordinis atsako dažnis. Tuo tarpu tyrėjai sėkmingai pademonstravo šio įrenginio optinio ryšio ir vaizdo gavimo galimybes.labai jautrus fotodetektoriusŠis tyrimų pasiekimas ne tik suteikia praktinį požiūrį į grafeno nanojuostelių ir silicio pagrindu pagamintų optoelektroninių prietaisų kūrimą, bet ir demonstruoja jų puikų veikimą kaip savaeigių trumpųjų bangų infraraudonųjų spindulių fotodetektorių.
Įrašo laikas: 2025 m. balandžio 28 d.