Berkinerja tinggi dan mandirifotodetektor inframerah
inframerahfotodetektormemiliki karakteristik kemampuan anti-interferensi yang kuat, kemampuan pengenalan target yang kuat, operasi segala cuaca dan penyembunyian yang baik. Ini memainkan peran yang semakin penting dalam bidang-bidang seperti kedokteran, militer, teknologi ruang angkasa dan teknik lingkungan. Di antara mereka, yang digerakkan sendirideteksi fotolistrikChip yang dapat beroperasi secara independen tanpa catu daya tambahan eksternal telah menarik perhatian luas di bidang deteksi inframerah karena kinerjanya yang unik (seperti kemandirian energi, sensitivitas dan stabilitas tinggi, dll.). Sebaliknya, chip deteksi fotolistrik tradisional, seperti chip inframerah berbasis silikon atau semikonduktor celah pita sempit, tidak hanya memerlukan tegangan bias tambahan untuk menggerakkan pemisahan pembawa foto yang dihasilkan untuk menghasilkan arus foto, tetapi juga memerlukan sistem pendingin tambahan untuk mengurangi kebisingan termal dan meningkatkan responsivitas. Oleh karena itu, menjadi sulit untuk memenuhi konsep dan persyaratan baru chip deteksi inframerah generasi berikutnya di masa mendatang, seperti konsumsi daya rendah, ukuran kecil, biaya rendah, dan kinerja tinggi.
Baru-baru ini, tim peneliti dari Tiongkok dan Swedia telah mengusulkan chip deteksi fotolistrik inframerah gelombang pendek (SWIR) heterojunction pin baru yang digerakkan sendiri berdasarkan film pita nano graphene (GNR)/alumina/silikon kristal tunggal. Di bawah efek gabungan dari efek gating optik yang dipicu oleh antarmuka heterogen dan medan listrik internal, chip tersebut menunjukkan respons dan kinerja deteksi yang sangat tinggi pada tegangan bias nol. Chip deteksi fotolistrik memiliki tingkat respons setinggi 75,3 A/W dalam mode yang digerakkan sendiri, tingkat deteksi 7,5 × 10¹⁴ Jones, dan efisiensi kuantum eksternal mendekati 104%, meningkatkan kinerja deteksi dari jenis chip berbasis silikon yang sama dengan rekor 7 orde besaran. Selain itu, dalam mode penggerak konvensional, tingkat respons, tingkat deteksi, dan efisiensi kuantum eksternal chip semuanya setinggi 843 A/W, 10¹⁵ Jones, dan 105%, yang semuanya merupakan nilai tertinggi yang dilaporkan dalam penelitian terkini. Sementara itu, penelitian ini juga menunjukkan aplikasi nyata dari chip deteksi fotolistrik di bidang komunikasi optik dan pencitraan inframerah, yang menyoroti potensi aplikasinya yang sangat besar.
Untuk mempelajari secara sistematis kinerja fotolistrik fotodetektor yang berbasis pada pita nano graphene /Al₂O₃/ silikon kristal tunggal, para peneliti menguji respons karakteristik statis (kurva arus-tegangan) dan dinamis (kurva arus-waktu). Untuk mengevaluasi secara sistematis karakteristik respons optik fotodetektor heterostruktur silikon monokristalin pita nano graphene /Al₂O₃/ di bawah tegangan bias yang berbeda, para peneliti mengukur respons arus dinamis perangkat pada bias 0 V, -1 V, -3 V dan -5 V, dengan kerapatan daya optik 8,15 μW/cm². Arus foto meningkat dengan bias terbalik dan menunjukkan kecepatan respons yang cepat pada semua tegangan bias.
Akhirnya, para peneliti membuat sistem pencitraan dan berhasil mencapai pencitraan inframerah gelombang pendek berdaya sendiri. Sistem ini beroperasi tanpa bias dan sama sekali tidak mengonsumsi energi. Kemampuan pencitraan fotodetektor dievaluasi menggunakan masker hitam dengan pola huruf "T" (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1).
Sebagai kesimpulan, penelitian ini berhasil membuat fotodetektor bertenaga sendiri berdasarkan pita nano graphene dan mencapai tingkat respons tinggi yang memecahkan rekor. Sementara itu, para peneliti berhasil menunjukkan kemampuan komunikasi optik dan pencitraan dari alat ini.fotodetektor responsif tinggiPencapaian penelitian ini tidak hanya menyediakan pendekatan praktis untuk pengembangan pita nano graphene dan perangkat optoelektronik berbasis silikon, tetapi juga menunjukkan kinerja luar biasa mereka sebagai fotodetektor inframerah gelombang pendek berdaya mandiri.
Waktu posting: 28-Apr-2025