Բարձր արդյունավետությամբ ինքնուրույն կառավարվող ինֆրակարմիր լուսադետեկտոր

Բարձր արդյունավետությամբ ինքնուրույն վարվողինֆրակարմիր լուսադետեկտոր

ինֆրակարմիրլուսադետեկտորունի ուժեղ հակամիջամտության, ուժեղ թիրախի ճանաչման, բոլոր եղանակային պայմաններին աշխատելու և լավ թաքցնելու բնութագրեր։ Այն ավելի ու ավելի կարևոր դեր է խաղում այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսիք են բժշկությունը, ռազմական, տիեզերական տեխնոլոգիաները և շրջակա միջավայրի ճարտարագիտությունը։ Դրանց թվում են ինքնագնացները։ֆոտոէլեկտրական հայտնաբերումՉիպը, որը կարող է աշխատել անկախ՝ առանց արտաքին լրացուցիչ էլեկտրամատակարարման, մեծ ուշադրություն է գրավել ինֆրակարմիր հայտնաբերման ոլորտում՝ իր եզակի կատարողականության շնորհիվ (օրինակ՝ էներգետիկ անկախություն, բարձր զգայունություն և կայունություն և այլն): Ի տարբերություն դրա, ավանդական ֆոտոէլեկտրական հայտնաբերման չիպերը, ինչպիսիք են սիլիցիումի վրա հիմնված կամ նեղ գոտիական բացվածքով կիսահաղորդչային ինֆրակարմիր չիպերը, ոչ միայն պահանջում են լրացուցիչ շեղման լարումներ՝ ֆոտոգեներացված կրիչների բաժանումը խթանելու և ֆոտոհոսանքներ ստանալու համար, այլև կարիք ունեն լրացուցիչ սառեցման համակարգերի՝ ջերմային աղմուկը նվազեցնելու և արձագանքունակությունը բարելավելու համար: Հետևաբար, դժվար է դարձել ապագայում բավարարել ինֆրակարմիր հայտնաբերման չիպերի հաջորդ սերնդի նոր հայեցակարգերը և պահանջները, ինչպիսիք են՝ ցածր էներգիայի սպառումը, փոքր չափը, ցածր գինը և բարձր արդյունավետությունը:

Վերջերս Չինաստանից և Շվեդիայից հետազոտական ​​խմբերը առաջարկել են նորարարական քորոցային հետերոհանգույցային ինքնակառավարվող կարճալիք ինֆրակարմիր (SWIR) ֆոտոէլեկտրական հայտնաբերման չիպ, որը հիմնված է գրաֆենային նանոժապավենի (GNR) թաղանթների/ալյումինի/միաբյուրեղային սիլիցիումի վրա: Հետերոգեն ինտերֆեյսի և ներկառուցված էլեկտրական դաշտի կողմից ակտիվացված օպտիկական դարպասային էֆեկտի համակցված ազդեցության ներքո չիպը ցուցադրել է գերբարձր արձագանք և հայտնաբերման կատարողականություն զրոյական շեղման լարման դեպքում: Ֆոտոէլեկտրական հայտնաբերման չիպն ունի մինչև 75.3 Ա/Վտ արձագանքման մակարդակ ինքնակառավարվող ռեժիմում, 7.5 × 10¹⁴ Ջոնսի հայտնաբերման մակարդակ և մոտ 104% արտաքին քվանտային արդյունավետություն, ինչը ռեկորդային 7 կարգով բարելավել է նույն տեսակի սիլիցիումի վրա հիմնված չիպերի հայտնաբերման կատարողականությունը: Բացի այդ, ավանդական կառավարման ռեժիմում չիպի արձագանքման մակարդակը, հայտնաբերման մակարդակը և արտաքին քվանտային արդյունավետությունը համապատասխանաբար կազմում են մինչև 843 Ա/Վտ, 10¹⁵ Ջոնսի և 105%, որոնք բոլորն էլ ներկայիս հետազոտություններում գրանցված ամենաբարձր արժեքներն են: Միևնույն ժամանակ, այս հետազոտությունը նաև ցույց տվեց ֆոտոէլեկտրական հայտնաբերման չիպի իրական կիրառումը օպտիկական կապի և ինֆրակարմիր պատկերման ոլորտներում՝ ընդգծելով դրա կիրառման հսկայական ներուժը։

Գրաֆենային նանոժապավենների /Al₂O₃/ միաբյուրեղային սիլիցիումի վրա հիմնված լուսադետեկտորի ֆոտոէլեկտրական աշխատանքը համակարգված ուսումնասիրելու համար, հետազոտողները փորձարկել են դրա ստատիկ (հոսանք-լարման կոր) և դինամիկ բնութագրական արձագանքները (հոսանք-ժամանակի կոր): Գրաֆենային նանոժապավենների /Al₂O₃/ միաբյուրեղային սիլիցիումի հետերոկառուցվածքային լուսադետեկտորի օպտիկական արձագանքի բնութագրերը տարբեր շեղման լարումների դեպքում համակարգված գնահատելու համար, հետազոտողները չափել են սարքի դինամիկ հոսանքի արձագանքը 0 Վ, -1 Վ, -3 Վ և -5 Վ շեղումների դեպքում՝ 8.15 μՎ/սմ² օպտիկական հզորության խտությամբ: Լուսահոսանքը մեծանում է հակադարձ շեղման հետ և ցուցաբերում է արագ արձագանքման արագություն բոլոր շեղման լարումների դեպքում:

Վերջապես, հետազոտողները ստեղծեցին պատկերման համակարգ և հաջողությամբ իրականացրին կարճալիք ինֆրակարմիր ճառագայթման ինքնուրույն պատկերում: Համակարգը գործում է զրոյական շեղման պայմաններում և ընդհանրապես էներգիայի սպառում չունի: Ֆոտոդետեկտորի պատկերման կարողությունը գնահատվել է «T» տառի նախշով սև դիմակի միջոցով (ինչպես ցույց է տրված նկար 1-ում):

Ամփոփելով՝ այս հետազոտությունը հաջողությամբ ստեղծել է գրաֆենային նանոժապավենների վրա հիմնված ինքնաշխատ ֆոտոդետեկտորներ և հասել է ռեկորդային բարձր արձագանքման մակարդակի։ Միևնույն ժամանակ, հետազոտողները հաջողությամբ ցուցադրել են այս սարքի օպտիկական հաղորդակցման և պատկերման հնարավորությունները։բարձր արձագանքող լուսադետեկտորԱյս հետազոտական ​​նվաճումը ոչ միայն գործնական մոտեցում է ապահովում գրաֆենային նանոժապավենների և սիլիցիումի վրա հիմնված օպտոէլեկտրոնային սարքերի մշակման համար, այլև ցույց է տալիս դրանց գերազանց աշխատանքը որպես ինքնուրույն աշխատող կարճալիք ինֆրակարմիր լուսադետեկտորներ։