Nieuwfotodetector met hoge gevoeligheid
Onlangs heeft een onderzoeksteam van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) op basis van polykristallijne galliumrijke Galliumoxidematerialen (PGR-GaOX) voor het eerst een nieuwe ontwerpstrategie voorgesteld voor hoge gevoeligheid en hoge responssnelheid.fotodetectordoor middel van gekoppelde pyro-elektrische en fotogeleidende effecten op de interface, en het relevante onderzoek werd gepubliceerd in Advanced Materials. Hoge-energiefoto-elektrische detectoren(voor diepe ultraviolette (DUV) tot röntgenbanden) zijn van cruciaal belang in een groot aantal vakgebieden, waaronder nationale veiligheid, geneeskunde en industriële wetenschappen.
De huidige halfgeleidermaterialen zoals Si en α-Se hebben echter problemen met een grote lekstroom en een lage röntgenabsorptiecoëfficiënt, waardoor het moeilijk is om te voldoen aan de behoeften van hoogwaardige detectie. Daarentegen bieden halfgeleidermaterialen met een brede bandkloof (WBG) van galliumoxide een groot potentieel voor foto-elektrische detectie met hoge energie. Vanwege de onvermijdelijke diepe val aan de materiaalkant en het gebrek aan effectief ontwerp van de apparaatstructuur, is het echter een uitdaging om hooggevoelige en snel reagerende hoogenergetische fotonendetectoren te realiseren op basis van halfgeleiders met een brede bandkloof. Om deze uitdagingen aan te gaan, heeft een onderzoeksteam in China voor het eerst een pyro-elektrische fotogeleidende diode (PPD) ontworpen op basis van PGR-GaOX. Door het pyro-elektrische interface-effect te koppelen aan het fotogeleidingseffect, worden de detectieprestaties aanzienlijk verbeterd. PPD toonde een hoge gevoeligheid voor zowel DUV- als röntgenstraling, met responssnelheden tot respectievelijk 104 A/W en 105 μC × Gyair-1/cm², meer dan 100 keer hoger dan eerdere detectoren van vergelijkbare materialen. Bovendien kan het pyro-elektrische effect op de interface, veroorzaakt door de polaire symmetrie van het PGR-GaOX-depletiegebied, de responssnelheid van de detector met een factor 105 verhogen tot 0,1 ms. Vergeleken met conventionele fotodiodes produceren PPDS met eigen voeding hogere versterkingen dankzij pyro-elektrische velden tijdens het schakelen van licht.
Bovendien kan PPD in bias-modus werken, waarbij de versterking sterk afhankelijk is van de bias-spanning, en een ultrahoge versterking kan worden bereikt door de bias-spanning te verhogen. PPD heeft een groot toepassingspotentieel in systemen voor beeldverbetering met een laag energieverbruik en hoge gevoeligheid. Dit werk bewijst niet alleen dat GaOX een veelbelovendehoge-energie fotodetectormateriaal, maar biedt ook een nieuwe strategie voor het realiseren van hoogwaardige, hoogenergetische fotodetectoren.
Plaatsingstijd: 10-09-2024