Ambang batas rendah inframerahfotodetektor longsor
Fotodetektor longsor inframerah (Fotodetektor APD) adalah kelasperangkat fotolistrik semikonduktoryang menghasilkan penguatan tinggi melalui efek ionisasi tumbukan, sehingga mencapai kemampuan deteksi beberapa foton atau bahkan foton tunggal. Namun, dalam struktur fotodetektor APD konvensional, proses hamburan pembawa non-keseimbangan menyebabkan kehilangan energi, sehingga tegangan ambang longsor biasanya perlu mencapai 50-200 V. Hal ini memberikan tuntutan yang lebih tinggi pada tegangan penggerak dan desain sirkuit pembacaan perangkat, meningkatkan biaya dan membatasi aplikasi yang lebih luas.
Baru-baru ini, penelitian Tiongkok telah mengusulkan struktur baru detektor inframerah dekat longsoran dengan tegangan ambang longsoran rendah dan sensitivitas tinggi. Berdasarkan homojunction self-doping dari lapisan atom, fotodetektor longsoran memecahkan hamburan berbahaya yang disebabkan oleh keadaan cacat antarmuka yang tidak dapat dihindari dalam heterojunction. Sementara itu, medan listrik "puncak" lokal yang kuat yang disebabkan oleh pemecahan simetri translasi digunakan untuk meningkatkan interaksi coulomb antara pembawa, menekan hamburan yang didominasi mode fonon di luar bidang, dan mencapai efisiensi penggandaan yang tinggi dari pembawa non-keseimbangan. Pada suhu kamar, energi ambang mendekati batas teoritis Eg (Eg adalah celah pita semikonduktor) dan sensitivitas deteksi detektor longsoran inframerah hingga level 10.000 foton.
Studi ini didasarkan pada homojunction tungsten diselenide (WSe₂) lapisan atom yang terdoping sendiri (kalkogenida logam transisi dua dimensi, TMD) sebagai media penguatan untuk longsoran pembawa muatan. Pemecahan simetri translasi spasial dicapai dengan merancang mutasi langkah topografi untuk menginduksi medan listrik "lonjakan" lokal yang kuat pada antarmuka homojunction mutan.
Selain itu, ketebalan atom dapat menekan mekanisme hamburan yang didominasi oleh mode fonon, dan mewujudkan proses percepatan dan perkalian pembawa non-keseimbangan dengan kerugian yang sangat rendah. Hal ini membawa energi ambang longsor pada suhu kamar mendekati batas teoritis yaitu celah pita bahan semikonduktor. Misalnya, tegangan ambang longsor dikurangi dari 50 V menjadi 1,6 V, yang memungkinkan para peneliti untuk menggunakan sirkuit digital tegangan rendah yang matang untuk menggerakkan longsor.fotodetektorserta menggerakkan dioda dan transistor. Studi ini mewujudkan konversi dan pemanfaatan energi pembawa non-keseimbangan yang efisien melalui desain efek perkalian longsoran ambang batas rendah, yang memberikan perspektif baru untuk pengembangan generasi berikutnya dari teknologi deteksi inframerah longsoran ambang batas rendah dan penguatan tinggi yang sangat sensitif.
Waktu posting: 16-Apr-2025