Mababang threshold infraredavalanche photodetector
Ang infrared avalanche photodetector (APD photodetector) ay isang klase ngsemiconductor photoelectric na mga aparatona gumagawa ng mataas na pakinabang sa pamamagitan ng epekto ng collision ionization, upang makamit ang kakayahan sa pagtuklas ng ilang photon o kahit solong photon. Gayunpaman, sa maginoo na mga istruktura ng photodetector ng APD, ang proseso ng hindi balanseng carrier scattering ay humahantong sa pagkawala ng enerhiya, kung kaya't ang boltahe ng avalanche threshold ay karaniwang kailangang umabot sa 50-200 V. Naglalagay ito ng mas mataas na pangangailangan sa boltahe ng drive ng device at disenyo ng readout circuit, pagtaas ng mga gastos at paglilimita sa mas malawak na mga aplikasyon.
Kamakailan, iminungkahi ng Chinese research ang isang bagong istraktura ng avalanche malapit sa infrared detector na may mababang avalanche threshold boltahe at mataas na sensitivity. Batay sa self-doping homojunction ng atomic layer, nalulutas ng avalanche photodetector ang nakakapinsalang pagkalat na dulot ng estado ng depekto sa interface na hindi maiiwasan sa heterojunction. Samantala, ang malakas na lokal na "peak" na electric field na dulot ng translation symmetry breaking ay ginagamit para pahusayin ang coulomb na interaksyon sa pagitan ng mga carrier, sugpuin ang off-plane phonon mode na dominated scattering, at makamit ang mataas na pagdodoble ng kahusayan ng mga non-equilibrium carrier. Sa temperatura ng silid, ang threshold na enerhiya ay malapit sa teoretikal na limitasyon Eg (Hal.
Ang pag-aaral na ito ay nakabatay sa atom-layer self-doped tungsten diselenide (WSe₂) homojunction (two-dimensional transition metal chalcogenide, TMD) bilang gain medium para sa mga avalanch ng carrier ng charge. Ang spatial translational symmetry breaking ay nakakamit sa pamamagitan ng pagdidisenyo ng topography step mutation para mag-udyok ng isang malakas na lokal na "spike" electric field sa mutant homojunction interface.
Sa karagdagan, ang atomic kapal ay maaaring sugpuin ang scattering mekanismo na pinangungunahan ng phonon mode, at mapagtanto ang acceleration at multiplikasyon proseso ng non-equilibrium carrier na may napakababang pagkawala. Dinadala nito ang avalanche threshold na enerhiya sa temperatura ng silid na malapit sa teoretikal na limitasyon ie ang semiconductor material bandgap Hal. Ang boltahe ng avalanche threshold ay nabawasan mula 50 V hanggang 1.6 V, na nagpapahintulot sa mga mananaliksik na gumamit ng mga mature na low-voltage na digital circuit upang himukin ang avalanchephotodetectorpati na rin ang mga drive diode at transistor. Napagtatanto ng pag-aaral na ito ang mahusay na conversion at paggamit ng enerhiya ng carrier na hindi equilibrium sa pamamagitan ng disenyo ng low threshold avalanche multiplication effect, na nagbibigay ng bagong pananaw para sa pagbuo ng susunod na henerasyon ng highly sensitive, low threshold at high gain avalanche infrared detection technology.
Oras ng post: Abr-16-2025