Jauns augstas jutības fotodetektors

Jaunsaugsta jutības fotodetektors

Nesen Ķīnas Zinātņu akadēmijas (CAS) pētījumu grupa, kuras pamatā ir polikristāliski gallija bagātie gallija oksīda materiāli (PGR-GAOX), pirmo reizi ierosināja jaunu dizaina stratēģiju augstai jutīgumam un augstu reakcijas ātrumu augstsfotodetektorsIzmantojot savienotu interfeisa piroelektrisko un fotokonduktivitātes efektu, un attiecīgie pētījumi tika publicēti uzlabotos materiālos. Enerģijafotoelektriskie detektori(dziļi ultravioletā (DUV) līdz rentgenstaru joslām) ir kritiski svarīgi dažādās jomās, ieskaitot nacionālo drošību, medicīnu un rūpniecisko zinātni.

Tomēr pašreizējiem pusvadītāju materiāliem, piemēram, Si un α-SE, ir problēmas ar lielu noplūdes strāvu un zemu rentgenstaru absorbcijas koeficientu, kas ir grūti apmierināt augstas veiktspējas noteikšanas vajadzības. Turpretī platjoslu spraugas (WBG) pusvadītāju gallija oksīda materiāli uzrāda lielu potenciālu augstas enerģijas fotoelektriskai noteikšanai. Tomēr, ņemot vērā neizbēgamo dziļā līmeņa slazdu materiāla pusē un efektīva dizaina trūkumu ierīces struktūrā, ir grūti realizēt augstu jutīgumu un lielu reakcijas ātrumu Augsta enerģijas fotonu detektori, kuru pamatā ir platjoslas spraugas pusvadītāji. Lai risinātu šos izaicinājumus, Ķīnas pētījumu grupa ir izstrādājusi piroelektrisko fotokonduktīvo diodi (PPD), kuras pamatā ir PGR-GAOX. Savienojot interfeisa piroelektrisko efektu ar fotokonduktivitātes efektu, noteikšanas veiktspēja ir ievērojami uzlabota. PPD uzrādīja augstu jutīgumu gan pret DUV, gan ar rentgena stariem, reaģēšanas ātrumam attiecīgi līdz 104A/W un 105μc × Gyair-1/cm2, kas ir vairāk nekā 100 reizes augstāks nekā iepriekšējie detektori, kas izgatavoti no līdzīgiem materiāliem. Turklāt saskarnes piroelektriskais efekts, ko izraisa PGR-GAOX samazināšanās reģiona polārā simetrija, var palielināt detektora reakcijas ātrumu par 105 reizes līdz 0,1 ms. Salīdzinot ar parastajiem fotodiodes, pašpiedziņas režīma PPD iegūst lielāku ieguvumu piroelektrisko lauku dēļ gaismas pārslēgšanas laikā.

Turklāt PPD var darboties novirzes režīmā, kur pastiprinājums ir ļoti atkarīgs no aizsprieduma sprieguma, un īpaši augstu pastiprinājumu var sasniegt, palielinot aizspriedumu spriegumu. PPD ir lielisks pielietojuma potenciāls zema enerģijas patēriņā un augstas jutības attēlveidošanas uzlabošanas sistēmās. Šis darbs ne tikai pierāda, ka Gaox ir daudzsološsaugstas enerģijas fotodetektorsmateriāls, bet arī nodrošina jaunu stratēģiju augstas veiktspējas augstas enerģijas fotodetektoru realizēšanai.