Ցածր շեմային ինֆրակարմիր ձնահոսքի լուսադետեկտոր

Ցածր շեմային ինֆրակարմիրձնահոսքի լուսադետեկտոր

Ինֆրակարմիր ձնահոսքի լուսադետեկտորը (APD լուսադետեկտոր) դաս էկիսահաղորդչային ֆոտոէլեկտրական սարքերորոնք բախման իոնացման էֆեկտի միջոցով ապահովում են բարձր ուժեղացում, որպեսզի ապահովվի մի քանի կամ նույնիսկ մեկ ֆոտոնի հայտնաբերման ունակություն: Այնուամենայնիվ, ավանդական APD լուսադետեկտորային կառուցվածքներում ոչ հավասարակշռված կրիչների ցրման գործընթացը հանգեցնում է էներգիայի կորստի, այնպես որ ձնահոսքի շեմային լարումը սովորաբար պետք է հասնի 50-200 Վ-ի: Սա ավելի բարձր պահանջներ է դնում սարքի շարժիչ լարման և ընթերցման սխեմայի նախագծման վրա, մեծացնելով ծախսերը և սահմանափակելով ավելի լայն կիրառությունները:

Վերջերս չինական հետազոտությունները առաջարկել են ձնահոսքի մոտ ինֆրակարմիր դետեկտորի նոր կառուցվածք՝ ձնահոսքի ցածր շեմային լարմամբ և բարձր զգայունությամբ: Ատոմային շերտի ինքնահոսող հոմոմիացման վրա հիմնված՝ ձնահոսքի լուսադետեկտորը լուծում է միջերեսային արատային վիճակից առաջացած վնասակար ցրման խնդիրը, որը անխուսափելի է հետերոմիացման դեպքում: Միևնույն ժամանակ, թարգմանության սիմետրիայի խախտմամբ առաջացած ուժեղ տեղային «գագաթնակետային» էլեկտրական դաշտը օգտագործվում է կրիչների միջև կուլոնյան փոխազդեցությունը բարելավելու, հարթությունից դուրս ֆոնոնային ռեժիմի գերիշխող ցրումը ճնշելու և ոչ հավասարակշռության կրիչների բարձր կրկնապատկման արդյունավետություն ապահովելու համար: Սենյակային ջերմաստիճանում շեմային էներգիան մոտ է Eg տեսական սահմանին (Eg-ն կիսահաղորդչի արգելակային գոտին է), իսկ ինֆրակարմիր ձնահոսքի դետեկտորի հայտնաբերման զգայունությունը մինչև 10000 ֆոտոնի մակարդակ է:

Այս ուսումնասիրությունը հիմնված է ատոմային շերտի ինքնալպված վոլֆրամի դիսելենիդի (WSe₂) հոմոմիակցման (երկչափ անցումային մետաղի քաղկոգենիդ, TMD) վրա՝ որպես լիցքակիրների ձնահոսքերի ուժեղացման միջավայր: Տարածական տեղափոխական սիմետրիայի խախտումը իրականացվում է տեղագրության քայլային մուտացիա նախագծելով՝ մուտանտի հոմոմիակցման միջերեսում ուժեղ տեղային «սպիտակ» էլեկտրական դաշտ առաջացնելու համար:

Բացի այդ, ատոմի հաստությունը կարող է ճնշել ֆոնոնային ռեժիմով գերակշռող ցրման մեխանիզմը և իրականացնել ոչ հավասարակշռված կրողի արագացման և բազմապատկման գործընթացը շատ ցածր կորուստներով: Սա սենյակային ջերմաստիճանում ձնահոսքի շեմային էներգիան մոտեցնում է տեսական սահմանին, այսինքն՝ կիսահաղորդչային նյութի արգելակին, օրինակ՝ ձնահոսքի շեմային լարումը 50 Վ-ից նվազեցվել է մինչև 1.6 Վ, ինչը թույլ է տալիս հետազոտողներին օգտագործել հասուն ցածր լարման թվային սխեմաներ՝ ձնահոսքը խթանելու համար:լուսադետեկտորինչպես նաև շարժիչ դիոդներ և տրանզիստորներ: Այս ուսումնասիրությունը իրականացնում է ոչ հավասարակշռված կրող էներգիայի արդյունավետ փոխակերպումը և օգտագործումը ցածր շեմային ձնահոսքի բազմապատկման էֆեկտի նախագծման միջոցով, որը նոր հեռանկար է բացում բարձր զգայունության, ցածր շեմային և բարձր ուժեղացմամբ ձնահոսքի ինֆրակարմիր հայտնաբերման տեխնոլոգիայի հաջորդ սերնդի զարգացման համար: