Нізкапарогавы інфрачырвоны выпраменьвальніклавінны фотадэтэктар
Інфрачырвоны лавінны фотадэтэктар (Фотадэтэктар APD) — гэта класпаўправадніковыя фотаэлектрычныя прыладыякія забяспечваюць высокі каэфіцыент узмацнення за кошт эфекту іанізацыі сутыкненняў, каб дасягнуць здольнасці выяўляць некалькі фатонаў або нават адзінкавых фатонаў. Аднак у звычайных структурах фотадэтэктараў APD працэс рассейвання нераўнаважных носьбітаў прыводзіць да страты энергіі, так што парогавае напружанне лавіны звычайна павінна дасягаць 50-200 В. Гэта прадугледжвае больш высокія патрабаванні да напружання кіравання прылады і канструкцыі схемы счытвання, павялічваючы выдаткі і абмяжоўваючы больш шырокае прымяненне.
Нядаўна кітайскія даследаванні прапанавалі новую структуру лавіннага дэтэктара блізкага інфрачырвонага выпраменьвання з нізкім парогавым напружаннем лавіны і высокай адчувальнасцю. Заснаваны на самалегіраванні гамапераходу атамнага пласта, лавінны фотадэтэктар вырашае праблему шкоднага рассейвання, выкліканага дэфектным станам інтэрфейсу, якое непазбежна ў гетэрапераходзе. Тым часам моцнае лакальнае "пікавае" электрычнае поле, выкліканае парушэннем трансляцыйнай сіметрыі, выкарыстоўваецца для ўзмацнення кулонаўскага ўзаемадзеяння паміж носьбітамі, падаўлення рассейвання з дамінаваннем пазаплоскаснай фаноннай моды і дасягнення высокай эфектыўнасці падваення нераўнаважных носьбітаў. Пры пакаёвай тэмпературы парогавая энергія блізкая да тэарэтычнай мяжы Eg (Eg - шырыня забароненай зоны паўправадніка), а адчувальнасць выяўлення інфрачырвонага лавіннага дэтэктара дасягае ўзроўню 10000 фатонаў.
Гэта даследаванне заснавана на гамазлажыванні (двухмерны халькагенід пераходнага металу, TMD) самалегаванага атамным пластом дыселеніду вальфраму (WSe₂) як асяроддзі ўзмацнення для лавін носьбітаў зараду. Парушэнне прасторавай трансляцыйнай сіметрыі дасягаецца шляхам распрацоўкі ступеністай мутацыі тапаграфіі для індуцыравання моцнага лакальнага "шыпавага" электрычнага поля на мяжы мутантнага гамазлажывання.
Акрамя таго, таўшчыня атамаў можа падаўляць механізм рассейвання, у якім дамінуе фанонная мода, і рэалізоўваць працэс паскарэння і памнажэння нераўнаважных носьбітаў з вельмі малымі стратамі. Гэта набліжае энергію парога лавіны пры пакаёвай тэмпературы да тэарэтычнай мяжы, г.зн. да шырыні забароненай зоны паўправадніковага матэрыялу, напрыклад. Напружанне парога лавіны было зніжана з 50 В да 1,6 В, што дазваляе даследчыкам выкарыстоўваць саспелыя нізкавольтныя лічбавыя схемы для кіравання лавінай.фотадэтэктара таксама кіравальныя дыёды і транзістары. Гэта даследаванне рэалізуе эфектыўнае пераўтварэнне і выкарыстанне энергіі нераўнаважных носьбітаў зарада шляхам распрацоўкі нізкапарогавага эфекту памнажэння лавіны, што адкрывае новую перспектыву для распрацоўкі наступнага пакалення высокаадчувальнай тэхналогіі інфрачырвонага выяўлення лавін з нізкім парогам і высокім каэфіцыентам узмацнення.
Час публікацыі: 16 красавіка 2025 г.