Ny forskning i lavdimensionel lavinefotodetektor
Højfølsom detektion af få-foton- eller endda enkelt-foton-teknologier rummer betydelige anvendelsesmuligheder inden for områder som billeddannelse i svagt lys, fjernmåling og telemetri samt kvantekommunikation. Blandt dem er lavinefotodetektorer (APD) blevet en vigtig retning inden for forskning i optoelektroniske enheder på grund af deres lille størrelse, høje effektivitet og nemme integration. Signal-støj-forholdet (SNR) er en vigtig indikator for APD-fotodetektorer, som kræver høj forstærkning og lav mørkestrøm. Forskningen i todimensionelle (2D) van der Waals-heterojunktioner viser brede perspektiver i udviklingen af højtydende APD'er. Forskere fra Kina valgte det bipolære todimensionelle halvledermateriale WSe₂ som det lysfølsomme materiale og forberedte omhyggeligt Pt/WSe₂/Ni-strukturen.APD-fotodetektormed den bedst matchende arbejdsfunktion til at løse det iboende forstærkningsstøjproblem i traditionel APD.
Forskere har foreslået enlavinefotodetektorbaseret på Pt/WSe₂/Ni-strukturen, hvilket opnår meget følsom detektion af ekstremt svage lyssignaler på fW-niveau ved stuetemperatur. De valgte det todimensionelle halvledermateriale WSe₂, som har fremragende elektriske egenskaber, og kombinerede det med Pt- og Ni-elektrodematerialer for med succes at udvikle en ny type lavinefotodetektor. Ved præcist at optimere arbejdsfunktionsmatchningen mellem Pt, WSe₂ og Ni blev der designet en transportmekanisme, der effektivt kan blokere mørke bærere, samtidig med at fotogenererede bærere selektivt tillader passage. Denne mekanisme reducerer betydeligt den overskydende støj forårsaget af bærerstødionisering, hvilket gør det muligt for fotodetektoren at opnå meget følsom optisk signaldetektion ved et ekstremt lavt støjniveau.
Denne undersøgelse demonstrerer den afgørende rolle, som materialeteknik og grænsefladeoptimering spiller i forbedringen af ydeevnen affotodetektorerGennem genialt design af elektroder og todimensionelle materialer blev den afskærmende effekt af mørke ladningsbærere opnået, hvilket reducerede støjinterferens betydeligt og yderligere forbedrede detektionseffektiviteten. Denne detektors ydeevne afspejles ikke kun i dens fotoelektriske egenskaber, men har også brede anvendelsesmuligheder. Med sin effektive blokering af mørk strøm ved stuetemperatur og effektive absorption af fotogenererede ladningsbærere er denne fotodetektor særligt velegnet til detektion af svage lyssignaler inden for områder som miljøovervågning, astronomisk observation og optisk kommunikation. Denne forskningspræstation giver ikke kun nye ideer til udvikling af lavdimensionelle materialefotodetektorer, men tilbyder også nye referencer til fremtidig forskning og udvikling af højtydende og lav-effekt optoelektroniske enheder.
Opslagstidspunkt: 27. august 2025