Fotodetektor sensitivitas tinggi baru

BaruFotodetektor sensitivitas tinggi

Baru-baru ini, tim peneliti di Academy of Sciences Chinese (CAS) berdasarkan bahan gallium oksida gallium polikristalin (PGR-GAOX) yang diusulkan untuk pertama kalinya strategi desain baru untuk sensitivitas tinggi dan kecepatan respons tinggi tinggi tinggiPhotodetectorMelalui efek antarmuka piroelektrik dan fotokonduktivitas, dan penelitian yang relevan diterbitkan dalam bahan canggih. Energi tinggiDetektor fotoelektrik(Untuk Deep Ultraviolet (DUV) hingga pita sinar-X) sangat penting dalam berbagai bidang, termasuk keamanan nasional, kedokteran, dan ilmu industri.

Namun, bahan semikonduktor saat ini seperti Si dan α-S memiliki masalah arus kebocoran yang besar dan koefisien penyerapan sinar-X rendah, yang sulit untuk memenuhi kebutuhan deteksi kinerja tinggi. Sebaliknya, material gallium oksida celah selebar (WBG) semikonduktor menunjukkan potensi besar untuk deteksi fotolektrik berenergi tinggi. Namun, karena perangkap tingkat dalam yang tak terhindarkan di sisi material dan kurangnya desain yang efektif pada struktur perangkat, sangat sulit untuk mewujudkan sensitivitas tinggi dan kecepatan respons tinggi detektor foton energi tinggi berdasarkan pada semikonduktor celah pita lebar. Untuk mengatasi tantangan ini, tim peneliti di Cina telah merancang dioda fotokonduktif piroelektrik (PPD) berdasarkan PGR-GAOX untuk pertama kalinya. Dengan menggabungkan efek piroelektrik antarmuka dengan efek fotokonduktivitas, kinerja deteksi secara signifikan meningkat. PPD menunjukkan sensitivitas tinggi terhadap DUV dan sinar-X, dengan tingkat respons hingga 104a/W dan 105μC × Gyair-1/cm2, masing-masing, lebih dari 100 kali lebih tinggi dari detektor sebelumnya yang terbuat dari bahan serupa. Selain itu, efek piroelektrik antarmuka yang disebabkan oleh simetri kutub dari daerah penipisan PGR-GAOX dapat meningkatkan kecepatan respons detektor sebesar 105 kali hingga 0,1 ms. Dibandingkan dengan fotodioda konvensional, PPD mode bertenaga mandiri menghasilkan keuntungan yang lebih tinggi karena bidang piroelektrik selama switching lampu.

Selain itu, PPD dapat beroperasi dalam mode bias, di mana gain sangat tergantung pada tegangan bias, dan gain ultra-tinggi dapat dicapai dengan meningkatkan tegangan bias. PPD memiliki potensi aplikasi yang hebat dalam konsumsi energi rendah dan sistem peningkatan pencitraan sensitivitas tinggi. Pekerjaan ini tidak hanya membuktikan bahwa Gaox menjanjikanFotodetektor energi tinggimaterial, tetapi juga menyediakan strategi baru untuk mewujudkan fotodetektor energi tinggi kinerja tinggi.