Naujas didelio jautrumo fotodetektorius

Naujas didelio jautrumo fotodetektorius

Neseniai Kinijos mokslų akademijos (CAS) tyrimų grupė, pagrįsta polikristalinio galio turinčiomis galio oksido medžiagomis (PGR-GaOX), pirmą kartą pasiūlė naują didelio jautrumo ir didelio atsako greičio didelio fotodetektoriaus projektavimo strategiją per sujungtą piroelektrinę sąsają. ir fotolaidumo efektai, o atitinkami tyrimai buvo paskelbti Advanced Materials. Didelės energijos fotoelektriniai detektoriai (giliųjų ultravioletinių (DUV) iki rentgeno spindulių juostoms) yra labai svarbūs įvairiose srityse, įskaitant nacionalinį saugumą, mediciną ir pramonės mokslą.

Tačiau dabartinės puslaidininkinės medžiagos, tokios kaip Si ir α-Se, turi didelių nuotėkio srovės ir mažo rentgeno spindulių sugerties koeficiento problemų, todėl sunku patenkinti didelio našumo aptikimo poreikius. Priešingai, plačiajuosčio tarpo (WBG) puslaidininkinio galio oksido medžiagos turi didelį didelės energijos fotoelektrinio aptikimo potencialą. Tačiau dėl neišvengiamo gilaus lygio spąstų medžiagos pusėje ir veiksmingo įrenginio struktūros dizaino trūkumo sudėtinga realizuoti didelio jautrumo ir didelio atsako greičio didelės energijos fotonų detektorius, pagrįstus plačiajuosčio tarpo puslaidininkiais. Siekdama išspręsti šiuos iššūkius, Kinijos tyrimų grupė pirmą kartą sukūrė piroelektrinį fotolaidžią diodą (PPD), pagrįstą PGR-GaOX. Sujungus sąsajos piroelektrinį efektą su fotolaidumo efektu, aptikimo našumas žymiai pagerėja. PPD parodė didelį jautrumą tiek DUV, tiek rentgeno spinduliams, o atsako dažnis buvo atitinkamai iki 104 A / W ir 105 μC × Gyair-1 / cm2, daugiau nei 100 kartų didesnis nei ankstesnių detektorių, pagamintų iš panašių medžiagų. Be to, sąsajos piroelektrinis efektas, kurį sukelia PGR-GaOX išeikvojimo srities polinė simetrija, gali padidinti detektoriaus atsako greitį 105 kartus iki 0,1 ms. Palyginti su įprastais fotodiodais, savaiminio maitinimo režimo PPDS sukuria didesnį pelną dėl piroelektrinių laukų perjungiant šviesą.

Be to, PPD gali veikti poslinkio režimu, kai stiprinimas labai priklauso nuo poslinkio įtampos, o itin didelį stiprinimą galima pasiekti padidinus poslinkio įtampą. PPD turi didelį pritaikymo potencialą mažo energijos suvartojimo ir didelio jautrumo vaizdo gerinimo sistemose. Šis darbas ne tik įrodo, kad GaOX yra perspektyvi didelės energijos fotodetektorių medžiaga, bet ir pateikia naują strategiją, kaip realizuoti didelio našumo didelės energijos fotodetektorius.