Bagong high sensitivity photodetector

Bagong high sensitivity photodetector

Kamakailan, isang research team sa Chinese Academy of Sciences (CAS) batay sa polycrystalline gallium-rich Gallium oxide Materials (PGR-GaOX) ay nagmungkahi sa unang pagkakataon ng isang bagong diskarte sa disenyo para sa mataas na sensitivity at high response speed high photodetector sa pamamagitan ng coupled interface pyroelectric at photoconductivity effect, at ang nauugnay na pananaliksik ay nai-publish sa Advanced Materials. Ang mga high-energy photoelectric detector (para sa deep ultraviolet (DUV) hanggang X-ray bands) ay kritikal sa iba't ibang larangan, kabilang ang pambansang seguridad, medisina, at agham pang-industriya.

Gayunpaman, ang kasalukuyang mga materyales ng semiconductor tulad ng Si at α-Se ay may mga problema sa malaking leakage current at mababang X-ray absorption coefficient, na mahirap matugunan ang mga pangangailangan ng high-performance detection. Sa kaibahan, ang wide-band gap (WBG) semiconductor gallium oxide na materyales ay nagpapakita ng malaking potensyal para sa high-energy photoelectric detection. Gayunpaman, dahil sa hindi maiiwasang malalim na antas ng bitag sa materyal na bahagi at ang kakulangan ng epektibong disenyo sa istraktura ng device, mahirap na matanto ang mataas na sensitivity at mataas na bilis ng pagtugon ng high energy photon detector batay sa wide-band gap semiconductors. Upang matugunan ang mga hamong ito, ang isang pangkat ng pananaliksik sa China ay nagdisenyo ng isang pyroelectric photoconductive diode (PPD) batay sa PGR-GaOX sa unang pagkakataon. Sa pamamagitan ng pagsasama ng interface na pyroelectric effect sa photoconductivity effect, ang pagganap ng pagtuklas ay makabuluhang napabuti. Nagpakita ang PPD ng mataas na sensitivity sa parehong DUV at X-ray, na may mga rate ng pagtugon na hanggang 104A/W at 105μC×Gyair-1/cm2, ayon sa pagkakabanggit, higit sa 100 beses na mas mataas kaysa sa mga nakaraang detector na gawa sa mga katulad na materyales. Bilang karagdagan, ang epekto ng pyroelectric ng interface na dulot ng polar symmetry ng rehiyon ng pagkaubos ng PGR-GaOX ay maaaring tumaas ang bilis ng pagtugon ng detector ng 105 beses sa 0.1ms. Kung ikukumpara sa mga nakasanayang photodiode, ang self-powered mode na PPDS ay gumagawa ng mas mataas na mga pakinabang dahil sa mga pyroelectric field sa panahon ng light switching.

Bilang karagdagan, ang PPD ay maaaring gumana sa bias mode, kung saan ang pakinabang ay lubos na nakadepende sa bias na boltahe, at ang ultra-high na pakinabang ay maaaring makamit sa pamamagitan ng pagtaas ng bias boltahe. Ang PPD ay may mahusay na potensyal na aplikasyon sa mababang pagkonsumo ng enerhiya at mataas na sensitivity imaging enhancement system. Ang gawaing ito ay hindi lamang nagpapatunay na ang GaOX ay isang promising high energy photodetector material, ngunit nagbibigay din ng bagong diskarte para sa pagsasakatuparan ng high performance high energy photodetector.