Berkinerja tinggi dan mandirifotodetektor inframerah
inframerahfotodetektormemiliki karakteristik kemampuan anti-interferensi yang kuat, kemampuan pengenalan target yang kuat, operasi segala cuaca, dan penyembunyian yang baik. Perannya semakin penting di bidang-bidang seperti kedokteran, militer, teknologi antariksa, dan teknik lingkungan. Di antaranya, sistem self-drivendeteksi 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 membutuhkan tegangan bias tambahan untuk mendorong pemisahan pembawa foto yang dihasilkan untuk menghasilkan arus foto, tetapi juga membutuhkan sistem pendingin tambahan untuk mengurangi gangguan termal dan meningkatkan respons. 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 sebuah chip deteksi fotolistrik inframerah gelombang pendek (SWIR) self-driven heterojunction pin baru yang berbasis film graphene nanoribbon (GNR)/alumina/silikon kristal tunggal. Berkat efek gating optik yang dipicu oleh antarmuka heterogen dan medan listrik internal, chip ini menunjukkan respons dan kinerja deteksi yang sangat tinggi pada tegangan bias nol. Chip deteksi fotolistrik ini memiliki tingkat respons hingga 75,3 A/W dalam mode self-driven, tingkat deteksi 7,5 × 10¹⁴ Jones, dan efisiensi kuantum eksternal mendekati 104%, yang meningkatkan kinerja deteksi chip berbasis silikon sejenis hingga 7 kali lipat. Selain itu, dalam mode penggerak konvensional, tingkat respons, tingkat deteksi, dan efisiensi kuantum eksternal chip masing-masing mencapai 843 A/W, 10¹⁵ Jones, dan 105%, yang semuanya merupakan nilai tertinggi yang dilaporkan dalam penelitian terkini. Sementara itu, penelitian ini juga mendemonstrasikan aplikasi nyata chip deteksi fotolistrik di bidang komunikasi optik dan pencitraan inframerah, yang menyoroti potensi aplikasinya yang sangat besar.
Untuk mempelajari kinerja fotolistrik fotodetektor berbasis pita nano grafena/Al₂O₃/silikon kristal tunggal secara sistematis, para peneliti menguji respons karakteristik statis (kurva arus-tegangan) dan dinamis (kurva arus-waktu). Untuk mengevaluasi karakteristik respons optik fotodetektor heterostruktur silikon monokristalin pita nano grafena/Al₂O₃/secara sistematis pada berbagai tegangan bias, 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 seiring dengan bias balik dan menunjukkan kecepatan respons yang cepat pada semua tegangan bias.
Akhirnya, para peneliti menciptakan sistem pencitraan dan berhasil mencapai pencitraan inframerah gelombang pendek berdaya mandiri. Sistem ini beroperasi tanpa bias dan tidak mengonsumsi energi sama sekali. Kemampuan pencitraan fotodetektor dievaluasi menggunakan masker hitam berpola huruf "T" (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1).
Kesimpulannya, penelitian ini berhasil menciptakan fotodetektor bertenaga mandiri berbasis pita nano graphene dan mencapai tingkat respons tinggi yang memecahkan rekor. Sementara itu, para peneliti berhasil mendemonstrasikan kemampuan komunikasi optik dan pencitraan dari alat ini.fotodetektor yang sangat responsifPencapaian penelitian ini tidak hanya menyediakan pendekatan praktis untuk pengembangan nanopita grafena dan perangkat optoelektronik berbasis silikon, tetapi juga menunjukkan kinerjanya yang luar biasa sebagai fotodetektor inframerah gelombang pendek berdaya mandiri.
Waktu posting: 28-Apr-2025