Fotodetektè avalanch bipolè bidimansyonèl

Bipolè de dimansyonfotodetektè avalanch

Fotodetektè avalanch bipolè bidimansyonèl la (Fotodetektè APD) reyalize yon bri ultra-ba ak yon deteksyon ki wo anpil

Deteksyon wo-sansiblite pou kèk foton oswa menm foton endividyèl gen kandida aplikasyon enpòtan nan domèn tankou imaj limyè fèb, teledeteksyon ak telemetri, ak kominikasyon kwantik. Pami yo, fotodetektè avalanch (APD) la vin tounen yon direksyon enpòtan nan domèn rechèch aparèy optoelektwonik akòz karakteristik li yo tankou ti gwosè, gwo efikasite ak entegrasyon fasil. Rapò siyal-bri (SNR) la se yon endikatè enpòtan pou fotodetektè APD, ki mande gwo gen ak kouran fènwa ki ba. Rechèch sou eterojonksyon van der Waals materyèl bidimensyonèl (2D) yo montre gwo kandida nan devlopman APD pèfòmans wo. Chèchè ki soti nan Lachin te chwazi materyèl semi-kondiktè bipolè bidimensyonèl WSe₂ kòm materyèl fotosansib la epi yo te prepare fotodetektè APD ak anpil atansyon ak yon estrikti Pt/WSe₂/Ni ki gen pi bon fonksyon travay matche a, pou rezoud pwoblèm bri gen natirèl nan fotodetektè APD tradisyonèl yo.

Ekip rechèch la te pwopoze yon fotodetektè avalanch ki baze sou estrikti Pt/WSe₂/Ni, ki te rive nan yon deteksyon trè sansib pou siyal limyè ki fèb anpil nan nivo fW nan tanperati chanm. Yo te chwazi materyèl semi-kondiktè bidimensyonèl WSe₂ la, ki gen ekselan pwopriyete elektrik, epi yo te konbine materyèl elektwòd Pt ak Ni pou devlope avèk siksè yon nouvo kalite fotodetektè avalanch. Lè yo te optimize avèk presizyon matche fonksyon travay ant Pt, WSe₂ ak Ni, yo te desine yon mekanis transpò ki ka bloke transpòtè nwa yo efektivman pandan y ap pèmèt transpòtè fotopwodui yo pase selektivman. Mekanis sa a diminye anpil bri twòp ki koze pa iyonizasyon enpak transpòtè a, sa ki pèmèt fotodetektè a rive nan yon deteksyon siyal optik trè sansib nan yon nivo bri ki ba anpil.

Apre sa, pou klarifye mekanis ki dèyè efè avalanch ki pwovoke pa fèb chan elektrik la, chèchè yo te evalye konpatibilite fonksyon travay intrinsèk divès metal yo ak WSe₂ okòmansman. Yo te fabrike yon seri aparèy metal-semi-kondiktè-metal (MSM) ak diferan elektwòd metal epi yo te fè tès ki enpòtan sou yo. Anplis de sa, lè yo diminye dispèsyon transpòtè yo anvan avalanch lan kòmanse, yo ka diminye aspè o aza iyonizasyon enpak la, kidonk diminye bri a. Se poutèt sa, yo te fè tès ki enpòtan yo. Pou demontre plis siperyorite Pt/WSe₂/Ni APD an tèm de karakteristik repons tan, chèchè yo te evalye plis Pleasant -3 dB aparèy la anba diferan valè gen fotoelektrik.

Rezilta eksperimantal yo montre ke detektè Pt/WSe₂/Ni a prezante yon puisans ekivalan bri (NEP) ki ba anpil nan tanperati chanm, ki se sèlman 8.07 fW/√Hz. Sa vle di ke detektè a ka idantifye siyal optik ki fèb anpil. Anplis de sa, aparèy sa a ka fonksyone yon fason ki estab nan yon frekans modilasyon 20 kHz ak yon gwo genyen 5×10⁵, sa ki rezoud avèk siksè blokaj teknik detektè fotovoltaik tradisyonèl yo ki difisil pou balanse gwo genyen ak Pleasant. Yo prevwa karakteristik sa a ap ba li avantaj enpòtan nan aplikasyon ki mande gwo genyen ak ti bri.

Rechèch sa a demontre wòl enpòtan jeni materyèl ak optimize entèfas nan amelyore pèfòmans...fotodetektèGras a yon konsepsyon entelijan elektwòd yo ak materyèl bidimensyonèl yo, yo te reyalize yon efè pwoteksyon kont transpòtè nwa yo, sa ki diminye entèferans bri anpil epi amelyore efikasite deteksyon an plis toujou.

Pèfòmans detektè sa a pa sèlman reflete nan karakteristik fotoelektrik li yo, men li gen tou yon pakèt pèspektiv aplikasyon. Avèk blokaj efikas li nan kouran nwa nan tanperati chanm ak absòpsyon efikas transpòtè fotopwodui yo, detektè sa a patikilyèman apwopriye pou detekte siyal limyè fèb nan domèn tankou siveyans anviwònman, obsèvasyon astwonomik, ak kominikasyon optik. Reyalizasyon rechèch sa a pa sèlman bay nouvo lide pou devlopman fotodetektè materyèl ki gen ti dimansyon, men tou li ofri nouvo referans pou rechèch ak devlopman nan lavni nan aparèy optoelektwonik ki gen gwo pèfòmans ak ti pouvwa.