Bagong photodetector na may mataas na sensitibidad

Bagophotodetector na may mataas na sensitibidad

Kamakailan lamang, isang pangkat ng pananaliksik sa Chinese Academy of Sciences (CAS) batay sa polycrystalline gallium-rich Gallium oxide Materials (PGR-GaOX) ang nagpanukala sa unang pagkakataon ng isang bagong diskarte sa disenyo para sa mataas na sensitivity at mataas na bilis ng pagtugon.photodetectorsa pamamagitan ng mga epekto ng pyroelectric at photoconductivity na pinagsamang interface, at ang kaugnay na pananaliksik ay inilathala sa Advanced Materials. Mataas na enerhiyamga photoelectric detector(para sa mga deep ultraviolet (DUV) hanggang X-ray bands) ay mahalaga sa iba't ibang larangan, kabilang ang pambansang seguridad, medisina, at agham industriyal.

Gayunpaman, ang mga kasalukuyang 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 kabaligtaran, ang mga materyales ng wide-band gap (WBG) semiconductor gallium oxide ay nagpapakita ng malaking potensyal para sa high-energy photoelectric detection. Gayunpaman, dahil sa hindi maiiwasang deep level trap sa panig ng materyal at ang kakulangan ng epektibong disenyo sa istruktura ng device, mahirap makamit ang mataas na sensitivity at high response speed high energy photon detectors batay sa wide-band gap semiconductors. Upang matugunan ang mga hamong ito, isang pangkat ng pananaliksik sa Tsina ang nagdisenyo ng isang pyroelectric photoconductive diode (PPD) batay sa PGR-GaOX sa unang pagkakataon. Sa pamamagitan ng pagsasama ng interface pyroelectric effect sa photoconductivity effect, ang performance ng detection ay lubos na napabuti. Ang PPD ay nagpakita ng mataas na sensitivity sa parehong DUV at X-ray, na may mga response rate na hanggang 104A/W at 105μC×Gyair-1/cm2, ayon sa pagkakabanggit, mahigit 100 beses na mas mataas kaysa sa mga nakaraang detector na gawa sa mga katulad na materyales. Bukod pa rito, ang interface pyroelectric effect na dulot ng polar symmetry ng PGR-GaOX depletion region ay maaaring magpataas ng response speed ng detector nang 105 beses hanggang 0.1ms. Kung ikukumpara sa mga conventional photodiode, ang self-powered mode PPDS ay nakakagawa ng mas mataas na gains dahil sa pyroelectric fields habang lumilipat ang ilaw.

Bukod pa rito, maaaring gumana ang PPD sa bias mode, kung saan ang gain ay lubos na nakadepende sa bias voltage, at ang ultra-high gain ay maaaring makamit sa pamamagitan ng pagpapataas ng bias voltage. Malaki ang potensyal ng PPD sa aplikasyon sa mga low energy consumption at high sensitivity imaging enhancement system. Hindi lamang pinatutunayan ng pag-aaral na ito na ang GaOX ay isang promising...mataas na enerhiyang photodetectormateryal, ngunit nagbibigay din ng isang bagong estratehiya para sa pagsasakatuparan ng mga high performance high energy photodetector.