Ny fotodetektor med høj følsomhed

NyFotodetektor med høj følsomhed

For nylig foreslået et forskerteam ved det kinesiske videnskabsakademi (CAS) baseret på polykrystallinsk galliumrige galliumoxidmaterialer (PGR-GAOX) for første gang en ny designstrategi for høj følsomhed og høj responshastighed højfotodetektorGennem koblet interface pyroelektriske og fotoledivitetseffekter, og den relevante forskning blev offentliggjort i avancerede materialer. HøjenergiFotoelektriske detektorer(For dyb ultraviolet (DUV) til røntgenband) er kritiske inden for forskellige områder, herunder national sikkerhed, medicin og industriel videnskab.

Imidlertid har de nuværende halvledermateriale, såsom Si og a-SE, problemerne med stor lækstrøm og lav røntgenabsorptionskoefficient, hvilket er vanskeligt at imødekomme behovene ved detektion af højtydende. I modsætning hertil viser Wide-Band Gap (WBG) halvleder galliumoxidmaterialer et stort potentiale for fotoelektrisk detektion med høj energi. På grund af den uundgåelige dybe niveaufælde på den materielle side og manglen på effektivt design på enhedsstrukturen er det imidlertid udfordrende at realisere høj følsomhed og høje responshastighed med høje energi-detektorer med høj respons, der er baseret på bredbåndsgap-halvledere. For at tackle disse udfordringer har et forskerteam i Kina designet en pyroelektrisk fotokonduktiv diode (PPD) baseret på PGR-GAOX for første gang. Ved at koble grænsefladen pyroelektrisk effekt med fotoledningsevnen effekten forbedres detektionsydelsen markant. PPD viste høj følsomhed over for både DUV og røntgenstråler med responsrater op til 104A/W og 105μc × Gyair-1/CM2, henholdsvis mere end 100 gange højere end tidligere detektorer lavet af lignende materialer. Derudover kan grænsefladen pyroelektrisk effekt forårsaget af den polære symmetri af PGR-Gaox-udtømningsregionen øge responshastigheden for detektoren med 105 gange til 0,1ms. Sammenlignet med konventionelle fotodioder producerer selvdrevne tilstand PPD'er højere gevinster på grund af pyroelektriske felter under lysskift.

Derudover kan PPD fungere i bias-tilstand, hvor forstærkningen er meget afhængig af bias-spænding, og ultrahøj gevinst kan opnås ved at øge bias-spændingen. PPD har et stort anvendelsespotentiale i lavt energiforbrug og forbedringssystemer med høj følsomhed. Dette arbejde beviser ikke kun, at Gaox er en lovendeFotodetektor med høj energiMateriale, men giver også en ny strategi til realisering af fotodetektorer med høj energi.