Bipolar rong dimensidetektor foto longsor
Photodetector longsoran rong dimensi bipolar (APD photodetector) entuk swara ultra-rendah lan deteksi sensitivitas dhuwur
Deteksi sensitivitas dhuwur saka sawetara foton utawa malah siji foton nduweni prospek aplikasi sing penting ing lapangan kayata pencitraan cahya sing lemah, penginderaan jarak jauh lan telemetri, lan komunikasi kuantum. Antarane wong-wong mau, photodetector longsoran (APD) wis dadi arah penting ing lapangan riset piranti optoelektronik amarga karakteristik ukuran cilik, efisiensi dhuwur lan integrasi gampang. Rasio signal-to-noise (SNR) minangka indikator penting saka photodetector APD, sing mbutuhake gain dhuwur lan arus peteng sing sithik. Panliten babagan heterojunctions van der Waals saka bahan loro-dimensi (2D) nuduhake prospek sing wiyar ing pangembangan APD kanthi kinerja dhuwur. Peneliti saka China milih bahan semikonduktor loro-dimensi bipolar WSe₂ minangka bahan fotosensitif lan fotodetektor APD kanthi teliti disiapake kanthi struktur Pt / WSe₂ / Ni sing nduweni fungsi kerja sing paling cocog, supaya bisa ngatasi masalah gangguan gain gawan saka photodetector APD tradisional.
Tim riset ngusulake photodetector longsor adhedhasar struktur Pt / WSe₂ / Ni, sing entuk deteksi sensitif banget sinyal cahya banget banget ing tingkat fW ing suhu kamar. Dheweke milih bahan semikonduktor rong dimensi WSe₂, sing nduweni sifat listrik sing apik banget, lan nggabungake bahan elektroda Pt lan Ni kanggo sukses ngembangake jinis fotodetektor longsor anyar. Kanthi ngoptimalake kanthi tepat fungsi kerja sing cocog ing antarane Pt, WSe₂ lan Ni, mekanisme transportasi dirancang sing bisa mblokir operator peteng kanthi efektif nalika kanthi selektif ngidini operator sing digawe foto bisa liwat. Mekanisme iki kanthi signifikan nyuda swara gedhe banget sing disebabake dening ionisasi impact operator, supaya photodetector bisa entuk deteksi sinyal optik sing sensitif banget ing tingkat gangguan sing sithik banget.
Banjur, kanggo njlentrehake mekanisme efek longsor sing disebabake dening medan listrik sing lemah, para peneliti pisanan ngevaluasi kompatibilitas fungsi kerja sing ana ing macem-macem logam kanthi WSe₂. Serangkaian piranti logam-semikonduktor-logam (MSM) kanthi elektroda logam sing beda digawe lan tes sing cocog ditindakake. Kajaba iku, kanthi nyuda panyebaran operator sadurunge longsoran diwiwiti, keacakan ionisasi dampak bisa dikurangi, saengga bisa nyuda gangguan. Mulane, tes sing relevan ditindakake. Kanggo luwih nduduhake keunggulan Pt / WSe₂ / Ni APD babagan karakteristik respon wektu, peneliti luwih ngevaluasi bandwidth -3 dB piranti kasebut miturut nilai gain fotoelektrik sing beda.
Asil eksperimen nuduhake yen detektor Pt / WSe₂ / Ni nuduhake daya setara gangguan (NEP) banget kurang ing suhu kamar, kang mung 8,07 fW / √Hz. Iki tegese detektor bisa ngenali sinyal optik banget banget. Kajaba iku, piranti iki bisa operate kanthi stabil ing frekuensi modulasi 20 kHz kanthi gain dhuwur 5 × 10⁵, kanthi sukses ngrampungake bottleneck teknis detektor fotovoltaik tradisional sing angel ngimbangi gain lan bandwidth sing dhuwur. Fitur iki samesthine kanggo nyedhiyani karo kaluwihan pinunjul ing aplikasi sing mbutuhake gain dhuwur lan gangguan kurang.
Panaliten iki nuduhake peran penting teknik material lan optimalisasi antarmuka kanggo ningkatake kinerjafotodetektor. Liwat desain elektroda lan bahan rong dimensi sing apik, efek shielding saka operator peteng wis diraih, kanthi signifikan nyuda gangguan gangguan lan ningkatake efisiensi deteksi.
Kinerja detektor iki ora mung dibayangke ing karakteristik fotoelektrik, nanging uga nduweni prospek aplikasi sing wiyar. Kanthi mblokir arus peteng sing efektif ing suhu kamar lan panyerepan efisien operator fotogenerasi, detektor iki cocog banget kanggo ndeteksi sinyal cahya sing lemah ing lapangan kayata pemantauan lingkungan, pengamatan astronomi, lan komunikasi optik. Prestasi riset iki ora mung menehi gagasan anyar kanggo pangembangan photodetector materi kurang dimensi, nanging uga menehi referensi anyar kanggo riset mangsa lan pangembangan piranti optoelektronik kinerja dhuwur lan kurang daya.
Wektu kirim: Jun-18-2025