Ny fotodetektor med høj følsomhed

Nyfotodetektor med høj følsomhed

For nylig foreslog et forskerhold ved det kinesiske videnskabsakademi (CAS) baseret på polykrystallinske galliumrige galliumoxidmaterialer (PGR-GaOX) for første gang en ny designstrategi for høj følsomhed og høj responshastighed.fotodetektorgennem koblede grænsefladepyroelektriske og fotokonduktivitetseffekter, og den relevante forskning blev offentliggjort i Advanced Materials. Højenergifotoelektriske detektorer(for dybe ultraviolette (DUV) til røntgenbånd) er afgørende inden for en række områder, herunder national sikkerhed, medicin og industriel videnskab.

De nuværende halvledermaterialer som Si og α-Se har imidlertid problemer med stor lækstrøm og lav røntgenabsorptionskoefficient, hvilket er vanskeligt at opfylde behovene for højtydende detektion. I modsætning hertil viser galliumoxid-halvledermaterialer med bredt båndgab (WBG) et stort potentiale for højenergi-fotoelektrisk detektion. På grund af den uundgåelige dybdefælde på materialesiden og manglen på effektivt design af enhedsstrukturen er det imidlertid udfordrende at realisere højenergi-fotondetektorer med høj følsomhed og høj responshastighed baseret på halvledere med bredt båndgab. For at imødegå disse udfordringer har et forskerhold i Kina for første gang designet en pyroelektrisk fotoledende diode (PPD) baseret på PGR-GaOX. Ved at koble den pyroelektriske effekt på grænsefladen med fotoledningseffekten forbedres detektionsydelsen betydeligt. PPD viste høj følsomhed over for både DUV og røntgenstråler, med responsrater på op til henholdsvis 104A/W og 105μC×Gyair-1/cm2, mere end 100 gange højere end tidligere detektorer lavet af lignende materialer. Derudover kan den pyroelektriske effekt af grænsefladen, der forårsages af den polære symmetri i PGR-GaOX-udtømningsområdet, øge detektorens responshastighed med 105 gange til 0,1 ms. Sammenlignet med konventionelle fotodioder producerer selvforsynede PPDS'er højere forstærkninger på grund af pyroelektriske felter under lysskift.

Derudover kan PPD fungere i bias-tilstand, hvor forstærkningen er stærkt afhængig af bias-spændingen, og ultrahøj forstærkning kan opnås ved at øge bias-spændingen. PPD har et stort anvendelsespotentiale i billedforbedringssystemer med lavt energiforbrug og høj følsomhed. Dette arbejde beviser ikke kun, at GaOX er et lovende værktøj.højenergi fotodetektormateriale, men giver også en ny strategi til at realisere højtydende højenergifotodetektorer.