Infracrveno zračenje niskog pragafotodetektor lavina
Infracrveni lavinski fotodetektor (APD fotodetektor) je klasapoluvodički fotoelektrični uređajikoji proizvode visoko pojačanje efektom ionizacije sudarom, kako bi se postigla sposobnost detekcije nekoliko fotona ili čak pojedinačnih fotona. Međutim, u konvencionalnim APD fotodetektorskim strukturama, proces raspršenja neravnotežnih nositelja dovodi do gubitka energije, tako da napon praga lavine obično mora doseći 50-200 V. To postavlja veće zahtjeve na pogonski napon uređaja i dizajn kruga za očitavanje, povećavajući troškove i ograničavajući širu primjenu.
Nedavno su kineska istraživanja predložila novu strukturu lavinskog detektora bliskog infracrvenog zračenja s niskim naponom praga lavine i visokom osjetljivošću. Na temelju samodopirajuće homospoje atomskog sloja, lavinski fotodetektor rješava štetno raspršenje uzrokovano defektnim stanjem na granici napona, što je neizbježno u heterospoji. U međuvremenu, jako lokalno "vršno" električno polje inducirano narušavanjem translacijske simetrije koristi se za pojačavanje kulonske interakcije između nositelja, suzbijanje raspršenja kojim dominiraju fononski modovi izvan ravnine i postizanje visoke učinkovitosti udvostručenja neravnotežnih nositelja. Na sobnoj temperaturi, energija praga je blizu teorijske granice Eg (Eg je zabranjena zona poluvodiča), a osjetljivost detekcije infracrvenog lavinskog detektora je do 10000 fotona.
Ova studija temelji se na homospojnici (dvodimenzionalni halkogenid prijelaznog metala, TMD) samodopiranog volframovog diselenida (WSe₂) u atomskom sloju kao pojačavajućem mediju za lavine nosioca naboja. Narušavanje prostorne translacijske simetrije postiže se dizajniranjem korakne mutacije topografije kako bi se induciralo jako lokalno električno polje "šiljka" na sučelju mutantnog homospoja.
Osim toga, debljina atoma može potisnuti mehanizam raspršenja kojim dominira fononski mod i ostvariti proces ubrzanja i množenja neravnotežnih nositelja s vrlo malim gubitkom. To dovodi energiju praga lavine na sobnoj temperaturi blizu teorijske granice, tj. zabranjene zone poluvodičkog materijala, npr. Napon praga lavine smanjen je s 50 V na 1,6 V, što omogućuje istraživačima korištenje zrelih niskonaponskih digitalnih sklopova za pokretanje lavine.fotodetektorkao i pogonske diode i tranzistori. Ova studija ostvaruje učinkovitu pretvorbu i korištenje energije neravnotežnih nositelja kroz dizajn efekta multiplikacije lavine s niskim pragom, što pruža novu perspektivu za razvoj sljedeće generacije visoko osjetljive tehnologije infracrvene detekcije lavina s niskim pragom i visokim pojačanjem.
Vrijeme objave: 16. travnja 2025.