Биполяр ике үлчәмлекар ишелүе фотодетекторы
Биполяр ике үлчәмле кар ишелү фотодетекторы (APD фотодетекторы) бик түбән тавыш һәм югары сизгерлекне ачыклауга ирешә
Аз санлы фотоннарны яки хәтта бер фотоннарны югары сизгерлек белән ачыклауның зәгыйфь яктылык сурәтләү, дистанцион зондлау һәм телеметрия, квант элемтәсе кебек өлкәләрдә мөһим куллану перспективалары бар. Алар арасында кар ишелү фотодетекторы (APD) кечкенә зурлык, югары нәтиҗәлелек һәм җиңел интеграцияләү үзенчәлекләре аркасында оптоэлектрон җайланмаларны тикшерү өлкәсендә мөһим юнәлешкә әйләнде. Сигнал-шау нисбәте (SNR) - югары көчәйтү һәм түбән караңгы ток таләп итүче APD фотодетекторының мөһим күрсәткече. Ике үлчәмле (2D) материалларның ван-дер-Ваальс гетероузышлары буенча тикшеренүләр югары нәтиҗәле APDлар эшләүдә киң перспективалар күрсәтә. Кытай тикшеренүчеләре фотосизгер материал буларак WSe₂ биполяр ике үлчәмле ярымүткәргеч материалын сайладылар һәм традицион APD фотодетекторының табигый көчәйтү шау проблемасын хәл итү өчен иң яхшы туры килү эш функциясенә ия булган Pt/WSe₂/Ni структурасы белән APD фотодетекторын җентекләп әзерләделәр.
Тикшеренү төркеме Pt/WSe₂/Ni структурасына нигезләнгән кар ишелмәсе фотодетекторын тәкъдим итте, ул бүлмә температурасында fW дәрәҗәсендә бик зәгыйфь яктылык сигналларын югары сизгерлек белән ачыкларга мөмкинлек бирде. Алар бик яхшы электр үзлекләренә ия булган ике үлчәмле ярымүткәргеч WSe₂ материалын сайладылар һәм Pt һәм Ni электрод материалларын берләштереп, яңа типтагы кар ишелмәсе фотодетекторын уңышлы эшләделәр. Pt, WSe₂ һәм Ni арасындагы эш функциясен төгәл оптимальләштерү юлы белән, фотогенерацияләнгән ташучыларның үтеп керүенә сайлап мөмкинлек биреп, караңгы ташучыларны нәтиҗәле блоклый ала торган транспорт механизмы эшләнде. Бу механизм ташучылар бәрелү ионизациясе аркасында килеп чыккан артык шау-шуны сизелерлек киметә, фотодетекторга бик түбән шау-шу дәрәҗәсендә югары сизгер оптик сигналны ачыкларга мөмкинлек бирә.
Аннары, көчсез электр кыры китереп чыгарган кар ишелмәсе эффекты механизмын ачыклау өчен, тикшеренүчеләр башта төрле металларның эш функцияләренең WSe₂ белән туры килүен бәяләделәр. Төрле металл электродлары булган берничә металл-ярымүткәргеч-металл (MSM) җайланмалары ясалды һәм аларда тиешле сынаулар үткәрелде. Моннан тыш, кар ишелмәсе башланганчы йөртүчеләрнең таралуын киметү юлы белән, бәрелеш ионлашуының очраклылыгын киметергә мөмкин, шуның белән шау-шуны киметергә мөмкин. Шуңа күрә тиешле сынаулар үткәрелде. Pt/WSe₂/Ni APD-ның вакыт җавап характеристикасы буенча өстенлеген тагын да күрсәтү өчен, тикшеренүчеләр төрле фотоэлектрик көчәйтү кыйммәтләре астында җайланманың -3 дБ үткәрүчәнлек киңлеген тагын да бәяләделәр.
Эксперименталь нәтиҗәләр Pt/WSe₂/Ni детекторының бүлмә температурасында бик түбән шау-шу эквивалент көче (NEP) күрсәтүен күрсәтә, ул нибары 8,07 fW/√Hz тәшкил итә. Бу детекторның бик зәгыйфь оптик сигналларны ачыклый алуын аңлата. Моннан тыш, бу җайланма 20 кГц модуляция ешлыгында 5×10⁵ югары көчәйтү белән тотрыклы эшли ала, югары көчәйтү һәм үткәрүчәнлек киңлеген тигезләү авыр булган традицион фотоэлектрик детекторларның техник кыенлыкларын уңышлы хәл итә ала. Бу үзенчәлек аңа югары көчәйтү һәм түбән шау-шу таләп итә торган кушымталарда зур өстенлекләр бирәчәк дип көтелә.
Бу тикшеренү материал инженериясенең һәм интерфейсларны оптимальләштерүнең эшчәнлеген яхшыртуда мөһим ролен күрсәтәфотодетекторларЭлектродлар һәм ике үлчәмле материалларның оста дизайны ярдәмендә караңгы ташучыларның экранлаштыру эффектына ирешелде, бу тавыш комачаулавын сизелерлек киметә һәм детекторлау нәтиҗәлелеген тагын да яхшырта.
Бу детекторның эшчәнлеге фотоэлектрик характеристикаларда гына түгел, ә киң куллану перспективаларына да ия. Бүлмә температурасында караңгы токны нәтиҗәле блоклау һәм фотогенерацияләнгән ташучыларны нәтиҗәле сеңдерү белән, бу детектор әйләнә-тирә мохитне күзәтү, астрономик күзәтү һәм оптик элемтә кебек өлкәләрдә зәгыйфь яктылык сигналларын ачыклау өчен аеруча кулай. Бу тикшеренү казанышы түбән үлчәмле материал фотодетекторларын эшләү өчен яңа идеяләр генә түгел, ә югары җитештерүчәнлекле һәм аз куәтле оптоэлектрон җайланмаларны киләчәктә тикшерү һәм эшләү өчен яңа белешмәлекләр дә бирә.
Бастырып чыгару вакыты: 2025 елның 18 июне