Նոր բարձր զգայունության ֆոտոդետեկտոր

Նոր բարձր զգայունության ֆոտոդետեկտոր

Վերջերս Չինաստանի Գիտությունների ակադեմիայի (CAS) հետազոտական ​​թիմը, որը հիմնված է բազմաբյուրեղ գալիումով հարուստ գալիումի օքսիդի նյութերի (PGR-GaOX) վրա, առաջին անգամ առաջարկեց նոր նախագծման ռազմավարություն բարձր զգայունության և բարձր արձագանքման արագության բարձր ֆոտոդետեկտորի համար՝ զուգակցված ինտերֆեյսի պիրոէլեկտրականության միջոցով: և ֆոտոհաղորդունակության էֆեկտները, և համապատասխան հետազոտությունը հրապարակվել է Advanced Materials-ում: Բարձր էներգիայի ֆոտոէլեկտրական դետեկտորները (խորը ուլտրամանուշակագույն (DUV) ռենտգենյան ճառագայթների համար) կարևոր նշանակություն ունեն տարբեր ոլորտներում, ներառյալ ազգային անվտանգությունը, բժշկությունը և արդյունաբերական գիտությունը:

Այնուամենայնիվ, ներկայիս կիսահաղորդչային նյութերը, ինչպիսիք են Si-ն և α-Se-ն, ունեն մեծ արտահոսքի հոսանքի և ռենտգենյան ճառագայթների կլանման ցածր գործակիցի խնդիրներ, ինչը դժվար է բավարարել բարձր արդյունավետության հայտնաբերման կարիքները: Ի հակադրություն, լայնաշերտ բացը (WBG) կիսահաղորդչային գալիումի օքսիդի նյութերը մեծ ներուժ են ցույց տալիս բարձր էներգիայի ֆոտոէլեկտրական հայտնաբերման համար: Այնուամենայնիվ, նյութական կողմում խորը մակարդակի անխուսափելի թակարդի և սարքի կառուցվածքի արդյունավետ դիզայնի բացակայության պատճառով դժվար է իրականացնել բարձր զգայունության և արագ արձագանքման բարձր էներգիայի ֆոտոն դետեկտորներ, որոնք հիմնված են լայնաշերտ բացերի կիսահաղորդիչների վրա: Այս մարտահրավերներին դիմակայելու համար Չինաստանում հետազոտական ​​թիմն առաջին անգամ նախագծել է պիրոէլեկտրական ֆոտոհաղորդիչ դիոդ (PPD)՝ հիմնված PGR-GaOX-ի վրա: Միջերեսային պիրոէլեկտրական էֆեկտը ֆոտոհաղորդունակության էֆեկտի հետ զուգակցելով՝ հայտնաբերման արդյունավետությունը զգալիորեն բարելավվում է: PPD-ն ցույց է տվել բարձր զգայունություն ինչպես DUV-ի, այնպես էլ ռենտգենյան ճառագայթների նկատմամբ՝ համապատասխանաբար մինչև 104A/W և 105μC×Gyair-1/cm2 արձագանքման արագությամբ, ավելի քան 100 անգամ ավելի, քան նմանատիպ նյութերից պատրաստված նախորդ դետեկտորները: Բացի այդ, ինտերֆեյսի պիրոէլեկտրական էֆեկտը, որը առաջանում է PGR-GaOX քայքայման շրջանի բևեռային համաչափությամբ, կարող է մեծացնել դետեկտորի արձագանքման արագությունը 105 անգամ մինչև 0,1 մվ: Համեմատած սովորական ֆոտոդիոդների հետ, ինքնասնուցվող ռեժիմի PPDS-ն ավելի մեծ շահույթ է տալիս լույսի միացման ժամանակ պիրոէլեկտրական դաշտերի պատճառով:

Բացի այդ, PPD-ն կարող է աշխատել կողմնակալության ռեժիմում, որտեղ շահույթը մեծապես կախված է կողմնակալության լարումից, և ծայրահեղ բարձր շահույթ կարելի է ձեռք բերել՝ բարձրացնելով կողմնակալության լարումը: PPD-ն ունի կիրառման մեծ ներուժ ցածր էներգիայի սպառման և բարձր զգայունության պատկերների ընդլայնման համակարգերում: Այս աշխատանքը ոչ միայն ապացուցում է, որ GaOX-ը խոստումնալից բարձր էներգիայի ֆոտոդետեկտորային նյութ է, այլ նաև ապահովում է նոր ռազմավարություն՝ բարձր արդյունավետությամբ բարձր էներգիայի ֆոտոդետեկտորների իրականացման համար: