Jauns pētījums par zemas dimensijas lavīnu fotodetektoru

Jauns pētījums par zemas dimensijas lavīnu fotodetektoru

Augstas jutības dažu fotonu vai pat viena fotona tehnoloģiju noteikšanai ir ievērojamas pielietojuma perspektīvas tādās jomās kā attēlveidošana vājā apgaismojumā, tālizpēte un telemetrija, kā arī kvantu komunikācija. Starp tiem lavīnu fotodetektori (APD) ir kļuvuši par svarīgu virzienu optoelektronisko ierīču pētniecībā, pateicoties to mazajam izmēram, augstajai efektivitātei un vienkāršajai integrācijai. Signāla un trokšņa attiecība (SNR) ir svarīgs APD fotodetektora rādītājs, kam nepieciešams augsts pastiprinājums un zema tumšā strāva. Divdimensiju (2D) materiāla van der Valsa heterosavienojumu pētījumi liecina par plašām perspektīvām augstas veiktspējas APD izstrādē. Pētnieki no Ķīnas izvēlējās bipolāru divdimensiju pusvadītāju materiālu WSe₂ kā gaismjutīgu materiālu un rūpīgi sagatavoja Pt/WSe₂/Ni struktūru.APD fotodetektorsar vislabāk atbilstošo darba funkciju, lai atrisinātu tradicionālā APD raksturīgo pastiprinājuma trokšņa problēmu.

Pētnieki ir ierosinājušilavīnu fotodetektorsPamatojoties uz Pt/WSe₂/Ni struktūru, tika panākta ļoti jutīga ārkārtīgi vāju gaismas signālu noteikšana fW līmenī istabas temperatūrā. Viņi izvēlējās divdimensiju pusvadītāju materiālu WSe₂, kam ir izcilas elektriskās īpašības, un apvienoja to ar Pt un Ni elektrodu materiāliem, lai veiksmīgi izstrādātu jauna veida lavīnu fotodetektoru. Precīzi optimizējot darba funkcijas saskaņošanu starp Pt, WSe₂ un Ni, tika izstrādāts transporta mehānisms, kas var efektīvi bloķēt tumšos nesējus, vienlaikus selektīvi ļaujot fotoģenerētiem nesējiem iziet cauri. Šis mehānisms ievērojami samazina nesēju trieciena jonizācijas radīto pārmērīgo troksni, ļaujot fotodetektoram sasniegt ļoti jutīgu optisko signālu noteikšanu ar ārkārtīgi zemu trokšņu līmeni.

Šis pētījums parāda materiālu inženierijas un saskarņu optimizācijas izšķirošo lomu veiktspējas uzlabošanā.fotodetektoriPateicoties atjautīgam elektrodu un divdimensiju materiālu dizainam, tika panākts tumšo nesēju ekranēšanas efekts, ievērojami samazinot trokšņu traucējumus un vēl vairāk uzlabojot detektēšanas efektivitāti. Šī detektora veiktspēja atspoguļojas ne tikai tā fotoelektriskajās īpašībās, bet arī tam ir plašas pielietojuma iespējas. Pateicoties efektīvai tumšās strāvas bloķēšanai istabas temperatūrā un fotoģenerēto nesēju efektīvai absorbcijai, šis fotodetektors ir īpaši piemērots vāju gaismas signālu noteikšanai tādās jomās kā vides monitorings, astronomiskā novērošana un optiskā komunikācija. Šis pētniecības sasniegums ne tikai sniedz jaunas idejas zemas dimensijas materiālu fotodetektoru izstrādei, bet arī piedāvā jaunas atsauces turpmākai augstas veiktspējas un mazjaudas optoelektronisko ierīču pētniecībai un izstrādei.