Нове дослідження низьковимірного лавинного фотодетектора
Високочутливі технології детектування кількох фотонів або навіть однофотонних зображень мають значні перспективи застосування в таких галузях, як візуалізація за низької освітленості, дистанційне зондування та телеметрія, а також квантова комунікація. Серед них лавинні фотодетектори (ЛФД) стали важливим напрямком у галузі дослідження оптоелектронних пристроїв завдяки своїм малим розмірам, високій ефективності та легкій інтеграції. Співвідношення сигнал/шум (SNR) є важливим показником фотодетектора ЛФД, який вимагає високого коефіцієнта підсилення та низького темнового струму. Дослідження двовимірних (2D) ван-дер-ваальсових гетеропереходів матеріалу показує широкі перспективи у розробці високопродуктивних ЛФД. Дослідники з Китаю обрали біполярний двовимірний напівпровідниковий матеріал WSe₂ як фоточутливий матеріал та ретельно підготували структуру Pt/WSe₂/Ni.Фотодетектор APDз найкращою узгодженою роботою виходу для вирішення проблеми властивого шуму посилення традиційних лавинних фотодіодних фотодіодів.
Дослідники запропонувалилавинний фотодетекторна основі структури Pt/WSe₂/Ni, що дозволяє досягти високочутливого виявлення надзвичайно слабких світлових сигналів на рівні fW за кімнатної температури. Вони обрали двовимірний напівпровідниковий матеріал WSe₂, який має чудові електричні властивості, та поєднали його з електродними матеріалами Pt та Ni для успішної розробки нового типу лавинного фотодетектора. Завдяки точній оптимізації узгодження роботи виходу між Pt, WSe₂ та Ni було розроблено механізм перенесення, який може ефективно блокувати темні носії, вибірково пропускаючи фотогенеровані носії. Цей механізм значно зменшує надлишковий шум, спричинений іонізацією ударом носіїв, що дозволяє фотодетектору досягти високочутливого виявлення оптичного сигналу при надзвичайно низькому рівні шуму.
Це дослідження демонструє вирішальну роль матеріалознавства та оптимізації інтерфейсу у підвищенні продуктивності...фотодетекториЗавдяки геніальній конструкції електродів та двовимірних матеріалів було досягнуто екрануючого ефекту темних носіїв, що значно зменшило шумові перешкоди та ще більше підвищило ефективність виявлення. Продуктивність цього детектора відображається не лише на його фотоелектричних характеристиках, але й має широкі перспективи застосування. Завдяки ефективному блокуванню темнового струму за кімнатної температури та ефективному поглинанню фотогенерованих носіїв, цей фотодетектор особливо підходить для виявлення слабких світлових сигналів у таких галузях, як моніторинг навколишнього середовища, астрономічні спостереження та оптичний зв'язок. Це дослідницьке досягнення не лише надає нові ідеї для розробки фотодетекторів з низьковимірних матеріалів, але й пропонує нові орієнтири для майбутніх досліджень та розробок високопродуктивних та малопотужних оптоелектронних пристроїв.
Час публікації: 27 серпня 2025 р.