Новы фотадэтэктар высокай адчувальнасці
Нядаўна даследчая група Кітайскай акадэміі навук (CAS) на аснове полікрышталічных матэрыялаў з аксіду галію, багатых галіем (PGR-GaOX), упершыню прапанавала новую стратэгію распрацоўкі высокай адчувальнасці і высокай хуткасці водгуку высокага фотадэтэктара праз звязаны піраэлектрычны інтэрфейс і эфекты фотаправоднасці, а адпаведнае даследаванне было апублікавана ў Advanced Materials. Высокаэнергетычныя фотаэлектрычныя дэтэктары (для дыяпазонаў глыбокага ўльтрафіялету (DUV) і рэнтгенаўскіх прамянёў) важныя ў розных галінах, уключаючы нацыянальную бяспеку, медыцыну і прамысловасць.
Аднак сучасныя паўправадніковыя матэрыялы, такія як Si і α-Se, маюць праблемы з вялікім токам уцечкі і нізкім каэфіцыентам паглынання рэнтгенаўскага выпраменьвання, што цяжка задаволіць патрэбы высокапрадукцыйнага выяўлення. Наадварот, шыроказонныя паўправадніковыя матэрыялы з аксіду галію дэманструюць вялікі патэнцыял для фотаэлектрычнага выяўлення высокай энергіі. Аднак з-за непазбежнай пасткі глыбокага ўзроўню на баку матэрыялу і адсутнасці эфектыўнай канструкцыі структуры прылады складана рэалізаваць высокаадчувальныя і хуткасныя дэтэктары фатонаў высокай энергіі на аснове шыроказонных паўправаднікоў. Каб вырашыць гэтыя праблемы, даследчая група ў Кітаі ўпершыню распрацавала піраэлектрычны фотаправодны дыёд (PPD) на аснове PGR-GaOX. Спалучаючы піраэлектрычны эфект інтэрфейсу з эфектам фотаправоднасці, эфектыўнасць выяўлення значна паляпшаецца. PPD прадэманстраваў высокую адчувальнасць як да DUV, так і да рэнтгенаўскіх прамянёў, з частатой адказу да 104A/W і 105μC×Gyair-1/cm2, адпаведна, больш чым у 100 разоў вышэй, чым у папярэдніх дэтэктараў з падобных матэрыялаў. Акрамя таго, піраэлектрычны эфект інтэрфейсу, выкліканы палярнай сіметрыяй вобласці знясілення PGR-GaOX, можа павялічыць хуткасць водгуку дэтэктара ў 105 разоў да 0,1 мс. У параўнанні са звычайнымі фотадыёдамі PPDS у рэжыме аўтаномнага сілкавання забяспечваюць большы каэфіцыент узмацнення з-за піраэлектрычных палёў падчас пераключэння святла.
Акрамя таго, PPD можа працаваць у рэжыме зрушэння, дзе каэфіцыент узмацнення моцна залежыць ад напружання зрушэння, а звышвысокага каэфіцыента ўзмацнення можна дасягнуць, павялічваючы напружанне зрушэння. PPD мае вялікі патэнцыял прымянення ў сістэмах паляпшэння візуалізацыі з нізкім энергаспажываннем і высокай адчувальнасцю. Гэтая праца не толькі даказвае, што GaOX з'яўляецца перспектыўным фотадэтэктарам высокай энергіі, але таксама прапануе новую стратэгію для рэалізацыі высокаэфектыўных фотадэтэктараў высокай энергіі.
Час публікацыі: 10 верасня 2024 г