Nieuw onderzoek naar laagdimensionale lawinefotodetector
Hooggevoelige detectie van technologieën met weinig of zelfs enkelvoudige fotonen biedt aanzienlijke toepassingsmogelijkheden in gebieden zoals beeldvorming bij weinig licht, remote sensing en telemetrie, evenals kwantumcommunicatie. Lawinefotodetectoren (APD's) zijn een belangrijke richting in het onderzoek naar opto-elektronische apparaten geworden vanwege hun kleine formaat, hoge efficiëntie en eenvoudige integratie. De signaal-ruisverhouding (SNR) is een belangrijke indicator voor een APD-fotodetector, die een hoge versterking en lage donkerstroom vereist. Het onderzoek naar tweedimensionale (2D) van der Waals-heterojuncties toont brede perspectieven voor de ontwikkeling van hoogwaardige APD's. Onderzoekers uit China selecteerden het bipolaire tweedimensionale halfgeleidermateriaal WSe₂ als lichtgevoelig materiaal en bereidden de Pt/WSe₂/Ni-structuur zorgvuldig voor.APD-fotodetectormet de best passende werkfunctie om het inherente versterkingsruisprobleem van traditionele APD op te lossen.
Onderzoekers hebben een voorstel gedaan voorlawine fotodetectorGebaseerd op de Pt/WSe₂/Ni-structuur, waarmee een zeer gevoelige detectie van extreem zwakke lichtsignalen op fW-niveau bij kamertemperatuur werd bereikt. Ze selecteerden het tweedimensionale halfgeleidermateriaal WSe₂, dat uitstekende elektrische eigenschappen heeft, en combineerden dit met Pt- en Ni-elektrodematerialen om met succes een nieuw type lawinefotodetector te ontwikkelen. Door de arbeidsfunctie-matching tussen Pt, WSe₂ en Ni nauwkeurig te optimaliseren, werd een transportmechanisme ontworpen dat donkere ladingen effectief kan blokkeren en tegelijkertijd selectief fotogegenereerde ladingen kan doorlaten. Dit mechanisme vermindert de overmatige ruis veroorzaakt door ionisatie van ladingsdragers aanzienlijk, waardoor de fotodetector een zeer gevoelige optische signaaldetectie kan bereiken met een extreem laag ruisniveau.
Deze studie toont de cruciale rol aan van materiaalkunde en interface-optimalisatie bij het verbeteren van de prestaties vanfotodetectorenDoor het ingenieuze ontwerp van elektroden en tweedimensionale materialen werd het afschermende effect van donkere ladingen bereikt, waardoor ruis aanzienlijk werd verminderd en de detectie-efficiëntie verder werd verbeterd. De prestaties van deze detector komen niet alleen tot uiting in zijn foto-elektrische eigenschappen, maar hebben ook brede toepassingsmogelijkheden. Met zijn effectieve blokkering van donkere stroom bij kamertemperatuur en efficiënte absorptie van fotogegenereerde ladingen is deze fotodetector bijzonder geschikt voor de detectie van zwakke lichtsignalen in sectoren zoals milieumonitoring, astronomische observatie en optische communicatie. Deze onderzoeksprestatie levert niet alleen nieuwe ideeën op voor de ontwikkeling van fotodetectoren met laagdimensionale materialen, maar biedt ook nieuwe referentiepunten voor toekomstig onderzoek en ontwikkeling van hoogwaardige en energiezuinige opto-elektronische apparaten.
Plaatsingstijd: 27-08-2025