Jauns augstas jutības fotodetektors

Jauns augstas jutības fotodetektors

Nesen Ķīnas Zinātņu akadēmijas (CAS) pētnieku grupa, kuras pamatā ir ar polikristālisku galliju bagāti gallija oksīda materiāli (PGR-GaOX), pirmo reizi ierosināja jaunu dizaina stratēģiju augstas jutības un augsta reakcijas ātruma augsta fotodetektora izveidei, izmantojot savienoto saskarnes piroelektrisko savienojumu. un fotovadītspējas efekti, un attiecīgie pētījumi tika publicēti Advanced Materials. Augstas enerģijas fotoelektriskie detektori (dziļās ultravioletās (DUV) līdz rentgenstaru joslām) ir ļoti svarīgi dažādās jomās, tostarp valsts drošībā, medicīnā un rūpniecības zinātnē.

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. Turpretim platjoslas spraugas (WBG) pusvadītāju gallija oksīda materiāliem ir liels potenciāls augstas enerģijas fotoelektriskai noteikšanai. Tomēr, ņemot vērā neizbēgamo dziļo līmeņu slazdu materiāla pusē un efektīvas konstrukcijas trūkumu ierīces struktūrā, ir sarežģīti realizēt augstas jutības un liela reakcijas ātruma augstas enerģijas fotonu detektorus, kuru pamatā ir platjoslas spraugas pusvadītāji. Lai risinātu šīs problēmas, pētnieku grupa Ķīnā pirmo reizi ir izstrādājusi piroelektrisko fotovadošo diode (PPD), kuras pamatā ir PGR-GaOX. Savienojot saskarnes piroelektrisko efektu ar fotovadītspējas efektu, noteikšanas veiktspēja tiek ievērojami uzlabota. PPD uzrādīja augstu jutību gan pret DUV, gan rentgena stariem, ar reakcijas ātrumu attiecīgi līdz 104A/W un 105μC × Gyair-1/cm2, kas ir vairāk nekā 100 reizes lielāks nekā iepriekšējiem detektoriem, kas izgatavoti no līdzīgiem materiāliem. Turklāt saskarnes piroelektriskais efekts, ko izraisa PGR-GaOX izsīkuma apgabala polārā simetrija, var palielināt detektora reakcijas ātrumu 105 reizes līdz 0,1 ms. Salīdzinot ar parastajām fotodiodēm, pašbarošanas režīma PPDS rada lielākus ieguvumus piroelektrisko lauku dēļ gaismas pārslēgšanas laikā.

Turklāt PPD var darboties nobīdes režīmā, kur pastiprinājums ir ļoti atkarīgs no nobīdes sprieguma, un īpaši lielu pastiprinājumu var panākt, palielinot nobīdes spriegumu. PPD ir liels pielietojuma potenciāls zema enerģijas patēriņa un augstas jutības attēlveidošanas uzlabošanas sistēmās. Šis darbs ne tikai pierāda, ka GaOX ir daudzsološs augstas enerģijas fotodetektora materiāls, bet arī nodrošina jaunu stratēģiju augstas veiktspējas augstas enerģijas fotodetektoru realizācijai.