Inframerah ambang rendahdetektor foto longsoran salju
Fotodetektor longsoran inframerah (Fotodetektor APD) adalah kelas dariperangkat fotolistrik semikonduktoryang menghasilkan penguatan tinggi melalui efek ionisasi tumbukan, sehingga mampu mendeteksi beberapa foton atau bahkan foton tunggal. Namun, pada struktur fotodetektor APD konvensional, proses hamburan pembawa muatan yang tidak seimbang menyebabkan kehilangan energi, sehingga tegangan ambang longsoran biasanya perlu mencapai 50-200 V. Hal ini menuntut persyaratan yang lebih tinggi pada tegangan penggerak perangkat dan desain sirkuit pembacaan, 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 lapisan atom, fotodetektor longsoran ini mengatasi hamburan berbahaya yang disebabkan oleh keadaan cacat antarmuka yang tidak dapat dihindari pada heterojunction. Sementara itu, medan listrik "puncak" lokal yang kuat yang diinduksi oleh pemecahan simetri translasi digunakan untuk meningkatkan interaksi Coulomb antara pembawa muatan, menekan hamburan yang didominasi mode fonon di luar bidang, dan mencapai efisiensi penggandaan pembawa muatan non-ekuilibrium yang tinggi. Pada suhu kamar, energi ambang mendekati batas teoritis Eg (Eg adalah celah pita semikonduktor) dan sensitivitas deteksi detektor longsoran inframerah mencapai tingkat 10.000 foton.
Studi ini didasarkan pada homojunction tungsten diselenida (WSe₂) yang didoping sendiri pada lapisan atom (kalkogenida logam transisi dua dimensi, TMD) sebagai medium penguatan untuk longsoran pembawa muatan. Pemecahan simetri translasi spasial dicapai dengan mendesain 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 muatan non-ekuilibrium dengan kerugian yang sangat rendah. Hal ini membawa energi ambang longsoran pada suhu ruangan mendekati batas teoritis, yaitu celah pita material semikonduktor Eg. Tegangan ambang longsoran dikurangi dari 50 V menjadi 1,6 V, memungkinkan para peneliti untuk menggunakan sirkuit digital tegangan rendah yang sudah mapan untuk menggerakkan longsoran.fotodetektorserta menggerakkan dioda dan transistor. Studi ini mewujudkan konversi dan pemanfaatan energi pembawa non-ekuilibrium secara efisien melalui desain efek perkalian longsoran ambang rendah, yang memberikan perspektif baru untuk pengembangan generasi berikutnya dari teknologi deteksi inframerah longsoran yang sangat sensitif, ambang rendah, dan penguatan tinggi.
Waktu posting: 16 April 2025