Dhuwur-kinerja mandhirifotodetektor infra merah
infra abangdetektor fotonduweni karakteristik kemampuan anti-gangguan sing kuwat, kemampuan pangenalan target sing kuwat, operasi kabeh cuaca lan ndhelikake sing apik. Iki main peran sing saya penting ing lapangan kayata obat, militer, teknologi ruang angkasa lan teknik lingkungan. Antarane wong-wong mau, mimpin dhewedeteksi fotolistrikchip sing bisa operate independen tanpa sumber daya tambahan external wis kepincut manungsa waé ekstensif ing lapangan deteksi infra merah amarga kinerja unik (kayata kamardikan energi, sensitivitas dhuwur lan stabilitas, etc.). Ing kontras, chip deteksi fotoelektrik tradisional, kayata chip infra merah basis silikon utawa narrowbandgap basis semikonduktor, ora mung mbutuhake voltase bias tambahan kanggo drive misahake operator photogenerated kanggo gawé photocurrents, nanging uga perlu sistem cooling tambahan kanggo ngurangi gangguan termal lan nambah responsif. Mulane, wis dadi angel kanggo nyukupi konsep lan syarat anyar saka chip deteksi inframerah generasi sabanjure ing mangsa ngarep, kayata konsumsi daya sing kurang, ukuran cilik, biaya murah lan kinerja dhuwur.
Bubar, tim riset saka China lan Swedia wis ngusulake chip deteksi fotoelektrik inframerah gelombang pendek (SWIR) heterojunction pin novel adhedhasar film / alumina / silikon kristal tunggal graphene nanoribbon (GNR). Ing efek gabungan efek gating optik sing dipicu dening antarmuka heterogen lan medan listrik sing dibangun, chip kasebut nuduhake respon dhuwur lan kinerja deteksi ing voltase bias nul. Chip deteksi fotoelektrik nduweni tingkat respon nganti 75,3 A/W ing mode sing digerakake dhewe, tingkat deteksi 7,5 × 10¹⁴ Jones, lan efisiensi kuantum eksternal cedhak 104%, ningkatake kinerja deteksi jinis chip adhedhasar silikon sing padha kanthi rekor 7 pesenan magnitudo. Kajaba iku, ing mode drive konvensional, tingkat respon chip, tingkat deteksi, lan efisiensi kuantum eksternal kabeh nganti 843 A/W, 10¹⁵ Jones, lan 105%, kabeh iki minangka nilai paling dhuwur sing dilaporake ing riset saiki. Sauntara kuwi, riset iki uga nuduhake aplikasi nyata saka chip deteksi fotoelektrik ing bidang komunikasi optik lan pencitraan inframerah, nyorot potensial aplikasi sing ageng.
Kanggo sinau kanthi sistematis kinerja fotoelektrik saka photodetector adhedhasar graphene nanoribbons /Al₂O₃/ silikon kristal tunggal, peneliti nguji statis (kurva tegangan saiki) lan respon karakteristik dinamis (kurva saiki-wektu). Kanggo ngevaluasi kanthi sistematis karakteristik respon optik saka graphene nanoribbon / Al₂O₃ / monocrystalline silikon heterostructure photodetector ing voltase bias beda, peneliti ngukur respon saiki dinamis saka piranti ing 0 V, -1 V, -3 V lan -5 V biases, karo Kapadhetan daya optik saka 8,15 μW / cm². Photocurrent mundhak karo bias mbalikke lan nuduhake kacepetan respon cepet ing kabeh voltase bias.
Pungkasan, para peneliti nggawe sistem pencitraan lan sukses nggayuh pencitraan inframerah gelombang cekak kanthi mandiri. Sistem kasebut beroperasi kanthi bias nol lan ora ana konsumsi energi. Kapabilitas pencitraan fotodetektor dievaluasi nggunakake topeng ireng kanthi pola huruf "T" (kaya sing ditampilake ing Gambar 1).
Pungkasane, riset iki kasil nggawe photodetector kanthi daya dhewe adhedhasar graphene nanoribbons lan entuk tingkat respon dhuwur sing mecah rekor. Kangge, peneliti kasil nduduhake komunikasi optik lan kemampuan imaging ikiphotodetector responsif banget. Prestasi riset iki ora mung menehi pendekatan praktis kanggo pangembangan graphene nanoribbons lan piranti optoelektronik basis silikon, nanging uga nduduhake kinerja banget minangka poto-powered poto-gelombang infrared photodetector.
Wektu kirim: Apr-28-2025