Высокапрадукцыйны самаходныінфрачырвоны фотадэтэктар
інфрачырвоныфотадэтэктармае характарыстыкі высокай здольнасці супрацьстаяць перашкодам, добрай здольнасці распазнаваць цэлі, працуе ў любое надвор'е і добра маскіруецца. Ён адыгрывае ўсё больш важную ролю ў такіх галінах, як медыцына, ваенная справа, касмічныя тэхналогіі і экалагічная інжынерыя. Сярод іх самакіравальныяфотаэлектрычнае выяўленнеЧып, які можа працаваць самастойна без знешняй дадатковай крыніцы харчавання, прыцягнуў шырокую ўвагу ў галіне інфрачырвонага выяўлення дзякуючы сваім унікальным характарыстыкам (такім як энергетычная незалежнасць, высокая адчувальнасць і стабільнасць і г.д.). У адрозненне ад гэтага, традыцыйныя фотаэлектрычныя чыпы выяўлення, такія як крэмніевыя або вузкапалосныя паўправадніковыя інфрачырвоныя чыпы, не толькі патрабуюць дадатковых напружанняў зрушэння для кіравання падзелам фотагенераваных носьбітаў для стварэння фотатокаў, але і патрабуюць дадатковых сістэм астуджэння для зніжэння цеплавога шуму і паляпшэння хуткасці рэагавання. Такім чынам, стала цяжка задаволіць новыя канцэпцыі і патрабаванні наступнага пакалення чыпаў інфрачырвонага выяўлення ў будучыні, такія як нізкае энергаспажыванне, малы памер, нізкі кошт і высокая прадукцыйнасць.
Нядаўна даследчыя групы з Кітая і Швецыі прапанавалі новы самакіраваны фотаэлектрычны чып для кароткахвалевага інфрачырвонага (SWIR) выпраменьвання з кантактным гетэрапераходам на аснове плёнак графенавых нанастужак (GNR)/аксіду алюмінію/монакрышталічнага крэмнію. Пад сумесным уздзеяннем эфекту аптычнага стробавання, выкліканага гетэрагенным інтэрфейсам, і ўбудаванага электрычнага поля, чып прадэманстраваў звышвысокую прадукцыйнасць рэакцыі і выяўлення пры нулявым напружанні зрушэння. Фотаэлектрычны чып мае хуткасць рэакцыі А да 75,3 А/Вт у самакіраваным рэжыме, хуткасць выяўлення 7,5 × 10¹⁴ Джонса і знешнюю квантавую эфектыўнасць, блізкую да 104%, што паляпшае прадукцыйнасць выяўлення таго ж тыпу крэмніевых чыпаў на рэкордныя 7 парадкаў. Акрамя таго, у звычайным рэжыме кіравання хуткасць рэакцыі, хуткасць выяўлення і знешняя квантавая эфектыўнасць чыпа дасягаюць 843 А/Вт, 10¹⁵ Джонса і 105% адпаведна, што з'яўляецца самымі высокімі значэннямі, зарэгістраванымі ў сучасных даследаваннях. Тым часам гэта даследаванне таксама прадэманстравала рэальнае прымяненне фотаэлектрычнага чыпа выяўлення ў галіне аптычнай сувязі і інфрачырвонай візуалізацыі, падкрэсліўшы яго велізарны патэнцыял прымянення.
Для сістэматычнага вывучэння фотаэлектрычных характарыстык фотадэтэктара на аснове графенавых нанастужак /Al₂O₃/ монакрышталічнага крэмнію, даследчыкі пратэставалі яго статычныя (крывая ток-напружанне) і дынамічныя характарыстыкі (крывая ток-час). Для сістэматычнай ацэнкі аптычных характарыстык фотадэтэктара на аснове графенавых нанастужак /Al₂O₃/ монакрышталічнага крэмнію з гетэраструктурай пры розных напружаннях зрушэння, даследчыкі вымералі дынамічны токавы водгук прылады пры напружаннях зрушэння 0 В, -1 В, -3 В і -5 В, з аптычнай шчыльнасцю магутнасці 8,15 мкВт/см². Фотаток павялічваецца пры адваротным зрушэнні і дэманструе высокую хуткасць водгуку пры ўсіх напружаннях зрушэння.
Нарэшце, даследчыкі стварылі сістэму візуалізацыі і паспяхова дасягнулі аўтаномнай візуалізацыі ў караткахвалевым інфрачырвоным дыяпазоне. Сістэма працуе пры нулявым зрушэнні і зусім не спажывае энергіі. Магчымасці візуалізацыі фотадэтэктара былі ацэнены з дапамогай чорнай маскі з малюнкам літары «Т» (як паказана на малюнку 1).
У заключэнне, гэта даследаванне паспяхова стварыла фотадэтэктары з аўтаномным харчаваннем на аснове графенавых нанастужак і дасягнула рэкордна высокай хуткасці водгуку. Тым часам даследчыкі паспяхова прадэманстравалі магчымасці аптычнай сувязі і візуалізацыі гэтага...высокаадчувальны фотадэтэктарГэта даследчае дасягненне не толькі забяспечвае практычны падыход да распрацоўкі графенавых нанастужак і крэмніевых оптаэлектронных прылад, але і дэманструе іх выдатную прадукцыйнасць у якасці аўтаномных кароткахвалевых інфрачырвоных фотадэтэктараў.
Час публікацыі: 28 красавіка 2025 г.