Новийвисокочутливий фотодетектор
Нещодавно дослідницька група Китайської академії наук (КАН) на основі полікристалічних матеріалів на основі оксиду галію, багатого на галій (PGR-GaOX), вперше запропонувала нову стратегію проектування для високої чутливості та високої швидкості відгуку.фотодетекторчерез пов'язані піроелектричні та фотопровідні ефекти на інтерфейсі, а відповідне дослідження було опубліковано в журналі Advanced Materials. High-energyфотоелектричні детектори(для діапазонів від глибокого ультрафіолетового (DUV) до рентгенівського випромінювання) мають вирішальне значення в різних галузях, включаючи національну безпеку, медицину та промислову науку.
Однак, сучасні напівпровідникові матеріали, такі як Si та α-Se, мають проблеми великого струму витоку та низького коефіцієнта поглинання рентгенівського випромінювання, що важко задовольнити потреби високопродуктивного детектування. Навпаки, напівпровідникові матеріали на основі оксиду галію з широкою забороненою зоною (WBG) демонструють великий потенціал для фотоелектричного детектування високих енергій. Однак, через неминучу глибоку пастку на рівні матеріалу та відсутність ефективного дизайну структури пристрою, важко реалізувати високочутливі та швидкодіючі детектори фотонів високої енергії на основі напівпровідників з широкою забороненою зоною. Щоб вирішити ці проблеми, дослідницька група в Китаї вперше розробила піроелектричний фотопровідний діод (PPD) на основі PGR-GaOX. Завдяки поєднанню піроелектричного ефекту на межі розділу з ефектом фотопровідності, продуктивність детектування значно покращилася. PPD продемонстрував високу чутливість як до DUF, так і до рентгенівського випромінювання, зі швидкістю реакції до 104A/Вт та 105μC×Gyair-1/см2 відповідно, що більш ніж у 100 разів вище, ніж у попередніх детекторів, виготовлених з подібних матеріалів. Крім того, піроелектричний ефект на межі розділу, спричинений полярною симетрією області виснаження PGR-GaOX, може збільшити швидкість відгуку детектора в 105 разів до 0,1 мс. Порівняно зі звичайними фотодіодами, PPDS з автономним живленням забезпечують більший коефіцієнт посилення завдяки піроелектричним полям під час перемикання світла.
Крім того, PPD може працювати в режимі зміщення, де коефіцієнт посилення сильно залежить від напруги зміщення, а надвисокого посилення можна досягти шляхом збільшення напруги зміщення. PPD має великий потенціал застосування в системах покращення зображення з низьким енергоспоживанням та високою чутливістю. Ця робота не тільки доводить, що GaOX є перспективним...високоенергетичний фотодетекторматеріал, але також пропонує нову стратегію для реалізації високопродуктивних високоенергетичних фотодетекторів.
Час публікації: 10 вересня 2024 р.