Югары җитештерүчәнлекле үзидарәлеинфракызыл фотодетектор
инфракызылфотодетекторкөчле комачаулауга каршы тору сәләтенә, көчле максатны тану сәләтенә, һәр һава торышында эшләүгә һәм яхшы яшерүгә ия. Ул медицина, хәрби, космик технологияләр һәм әйләнә-тирә мохит инженериясе кебек өлкәләрдә барган саен мөһим роль уйный. Алар арасында үз-үзен идарә итүчефотоэлектрик детекторлауТышкы өстәмә электр белән тәэмин итүдән башка бәйсез эшли алырлык чип, үзенчәлекле эшчәнлеге (мәсәлән, энергия бәйсезлеге, югары сизгерлек һәм тотрыклылык һ.б.) аркасында инфракызыл детекторлар өлкәсендә зур игътибар җәлеп итте. Киресенчә, кремний нигезендәге яки тар полосалы ярымүткәргеч нигезендәге инфракызыл чиплар кебек традицион фотоэлектрик детекторлар чиплары фототоклар җитештерү өчен фотогенерацияләнгән ташучыларны аеруны тәэмин итү өчен өстәмә көчәнешләр генә түгел, ә җылылык шау-шуын киметү һәм җавап бирүчәнлекне яхшырту өчен өстәмә суыту системалары да таләп итә. Шуңа күрә, киләчәктә киләсе буын инфракызыл детекторлар чипларының яңа концепцияләрен һәм таләпләрен, мәсәлән, аз энергия куллану, кечкенә үлчәм, түбән бәя һәм югары җитештерүчәнлекне канәгатьләндерү авырлашты.
Күптән түгел Кытай һәм Швециядән килгән тикшеренү төркемнәре графен наноролента (GNR) пленкалары/глинозем/монокристалл кремний нигезендә яңа пинлы гетероүзәкле кыска дулкынлы инфракызыл (SWIR) фотоэлектрик детектор чип тәкъдим иттеләр. Гетероген интерфейс һәм урнаштырылган электр кыры тарафыннан кузгатылган оптик капка эффектының берләштерелгән эффекты астында, чип нуль көчәнештә ультра югары җавап һәм детекторлау күрсәткечләрен күрсәтте. Фотоэлектрик детектор чипының үз-үзен детекторлау режимында 75,3 А/Вт кадәр А җавап бирү тизлеге, 7,5 × 10¹⁴ Джонс детекторлау тизлеге һәм 104% ка якын тышкы квант нәтиҗәлелеге бар, бу шул ук типтагы кремний нигезендәге чипларның детекторлау күрсәткечләрен рекордлы 7 дәрәҗәгә яхшырта. Моннан тыш, гадәти йөртү режимында чипның җавап бирү тизлеге, детекторлау тизлеге һәм тышкы квант нәтиҗәлелеге 843 А/Вт, 10¹⁵ Джонс һәм 105% ка кадәр җитә, болар барысы да хәзерге тикшеренүләрдә хәбәр ителгән иң югары күрсәткечләр. Шул ук вакытта, бу тикшеренү фотоэлектрик детектор чипының оптик элемтә һәм инфракызыл сурәтләү өлкәләрендә реаль кулланылышын да күрсәтте, аның зур куллану потенциалын күрсәтте.
Графен наноросленталары /Al₂O₃/ монокристалл кремний нигезендә фотодетекторның фотоэлектрик эшчәнлеген системалы рәвештә өйрәнү өчен, тикшеренүчеләр аның статик (ток-көчәнеш кәкресе) һәм динамик характеристика җавапларын (ток-вакыт кәкресе) сынап карадылар. Графен нанорослентасы /Al₂O₃/ монокристалл кремний гетероструктуралы фотодетекторның оптик җавап үзенчәлекләрен төрле көчәнешләр астында системалы рәвештә бәяләү өчен, тикшеренүчеләр җайланманың динамик ток җавапларын 0 В, -1 В, -3 В һәм -5 В көчәнешләрдә үлчәделәр, оптик көч тыгызлыгы 8,15 мкВт/см² иде. Фототок кире көчәнеш белән арта һәм барлык көчәнешләрдә дә тиз җавап бирү тизлеген күрсәтә.
Ниһаять, тикшеренүчеләр сурәтләү системасын ясадылар һәм кыска дулкынлы инфракызыл нурланышның үз-үзен көчәйтүче сурәтләү системасын уңышлы башкардылар. Система нуль көчәнеш астында эшли һәм энергия куллануны бөтенләй таләп итми. Фотодетекторның сурәтләү мөмкинлеге "Т" хәрефе белән кара битлек ярдәмендә бәяләнде (1 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә).
Нәтиҗә ясап шуны әйтергә мөмкин: бу тикшеренү графен нанорослоларына нигезләнгән үз-үзен эшли торган фотодетекторларны уңышлы ясады һәм рекордлы югары җавап бирү тизлегенә иреште. Шул ук вакытта, тикшеренүчеләр моның оптик элемтә һәм сурәтләү мөмкинлекләрен уңышлы күрсәттеләр.югары дәрәҗәдә җаваплы фотодетекторБу тикшеренү казанышы графен нанорослоталарын һәм кремний нигезендәге оптоэлектрон җайланмаларны эшләү өчен гамәли алым гына түгел, ә аларның үз-үзен эшләтә торган кыска дулкынлы инфракызыл фотодетекторлар буларак бик яхшы эшләвен дә күрсәтә.
Бастырып чыгару вакыты: 2025 елның 28 апреле