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, pada struktur fotodetektor APD konvensional, proses hamburan pembawa non-kesetimbangan menyebabkan kehilangan energi, sehingga tegangan ambang batas longsor biasanya perlu mencapai 50-200 V. Hal ini menuntut tegangan penggerak dan desain sirkuit pembacaan perangkat yang lebih tinggi, sehingga meningkatkan biaya dan membatasi aplikasi yang lebih luas.
Baru-baru ini, penelitian Tiongkok telah mengusulkan struktur baru detektor inframerah dekat avalanche dengan tegangan ambang avalanche rendah dan sensitivitas tinggi. Berdasarkan homojunction self-doping lapisan atom, fotodetektor avalanche mengatasi 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 antar pembawa, menekan hamburan yang didominasi mode fonon di luar bidang, dan mencapai efisiensi penggandaan yang tinggi dari pembawa non-kesetimbangan. Pada suhu ruang, energi ambang mendekati batas teoritis Eg (Eg adalah celah pita semikonduktor) dan sensitivitas deteksi detektor avalanche inframerah mencapai level 10.000 foton.
Studi ini didasarkan pada homojungsi tungsten diselenida (WSe₂) terdoping sendiri (kalkogenida logam transisi dua dimensi, TMD) pada lapisan atom sebagai media penguatan untuk longsoran pembawa muatan. Pemecahan simetri translasi spasial dicapai dengan merancang mutasi langkah topografi untuk menginduksi medan listrik "spike" lokal yang kuat pada antarmuka homojungsi mutan.
Selain itu, ketebalan atom dapat menekan mekanisme hamburan yang didominasi oleh mode fonon, dan mewujudkan proses percepatan dan perkalian pembawa non-kesetimbangan dengan kerugian yang sangat rendah. Hal ini membawa energi ambang longsor pada suhu kamar mendekati batas teoretis, yaitu celah pita material semikonduktor (misalnya). Tegangan ambang longsor diturunkan dari 50 V menjadi 1,6 V, sehingga 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-kesetimbangan yang efisien melalui perancangan efek perkalian longsoran dengan ambang batas rendah, yang memberikan perspektif baru bagi pengembangan teknologi deteksi inframerah longsoran generasi berikutnya yang sangat sensitif, dengan ambang batas rendah, dan penguatan tinggi.
Waktu posting: 16-Apr-2025