Новыя даследаванні нізкамернага лавіннага фотадэтэктара
Высокаадчувальныя тэхналогіі выяўлення некалькіх фатонаў або нават аднаго фатона маюць значныя перспектывы прымянення ў такіх галінах, як візуалізацыя пры слабым асвятленні, дыстанцыйнае зандзіраванне і тэлеметрыя, а таксама квантавая камунікацыя. Сярод іх лавінныя фотадэтэктары (ЛФД) сталі важным напрамкам у галіне даследаванняў оптаэлектронных прылад дзякуючы сваім малым памерам, высокай эфектыўнасці і лёгкай інтэграцыі. Стаўленне сігнал/шум (SNR) з'яўляецца важным паказчыкам ЛФД-фотадэтэктара, які патрабуе высокага каэфіцыента ўзмацнення і нізкага цёмнага току. Даследаванні двухмерных (2D) матэрыялаў ван-дэр-ваальсавых гетэрапераходаў паказваюць шырокія перспектывы ў распрацоўцы высокапрадукцыйных ЛФД. Даследчыкі з Кітая выбралі біпалярны двухмерны паўправадніковы матэрыял WSe₂ у якасці фотаадчувальнага матэрыялу і старанна падрыхтавалі структуру Pt/WSe₂/Ni.Фотадэтэктар APDз найлепшай сумяшчальнай працай працы для вырашэння праблемы ўласцівага шуму ўзмацнення традыцыйных лавінна-фотаздымальных прыбораў.
Даследчыкі прапанавалілавінны фотадэтэктарна аснове структуры Pt/WSe₂/Ni, што дазваляе дасягнуць высокаадчувальнага выяўлення надзвычай слабых светлавых сігналаў на ўзроўні fW пры пакаёвай тэмпературы. Яны выбралі двухмерны паўправадніковы матэрыял WSe₂, які валодае выдатнымі электрычнымі ўласцівасцямі, і спалучылі яго з электроднымі матэрыяламі Pt і Ni для паспяховай распрацоўкі новага тыпу лавіннага фотадэтэктара. Дзякуючы дакладнай аптымізацыі супадзення працы выхаду паміж Pt, WSe₂ і Ni быў распрацаваны транспартны механізм, які можа эфектыўна блакаваць цёмныя носьбіты, адначасова выбарачна прапускаючы фотагенераваныя носьбіты. Гэты механізм значна памяншае лішні шум, выкліканы іанізацыяй удару носьбітаў, што дазваляе фотадэтэктару дасягнуць высокаадчувальнага выяўлення аптычнага сігналу пры надзвычай нізкім узроўні шуму.
Гэта даследаванне дэманструе вырашальную ролю матэрыялазнаўства і аптымізацыі інтэрфейсаў у павышэнні прадукцыйнасці...фотадэтэктарыДзякуючы вынаходлівай канструкцыі электродаў і двухмерных матэрыялаў быў дасягнуты эфект экранавання цёмных носьбітаў, што значна знізіла шумавыя перашкоды і яшчэ больш павысіла эфектыўнасць выяўлення. Прадукцыйнасць гэтага дэтэктара адлюстроўваецца не толькі ў яго фотаэлектрычных характарыстыках, але і мае шырокія перспектывы прымянення. Дзякуючы эфектыўнаму блакаванню цёмнага току пры пакаёвай тэмпературы і эфектыўнаму паглынанню фотагенераваных носьбітаў, гэты фотадэтэктар асабліва падыходзіць для выяўлення слабых светлавых сігналаў у такіх галінах, як маніторынг навакольнага асяроддзя, астранамічныя назіранні і аптычная сувязь. Гэта даследчае дасягненне не толькі дае новыя ідэі для распрацоўкі нізкаразмерных матэрыяльных фотадэтэктараў, але і прапануе новыя арыенціры для будучых даследаванняў і распрацовак высокапрадукцыйных і маламагутных оптаэлектронных прылад.
Час публікацыі: 27 жніўня 2025 г.