Autopropulsat de înaltă performanțăfotodetector cu infraroșu
infraroşufotodetectorare caracteristici precum o capacitate puternică anti-interferență, o capacitate puternică de recunoaștere a țintelor, funcționare în orice condiții meteorologice și o bună disimulare. Joacă un rol din ce în ce mai important în domenii precum medicina, armata, tehnologia spațială și ingineria mediului. Printre acestea, autopropulsatdetectarea fotoelectricăCipul care poate funcționa independent, fără o sursă de alimentare externă suplimentară, a atras o atenție sporită în domeniul detecției în infraroșu datorită performanțelor sale unice (cum ar fi independența energetică, sensibilitatea și stabilitatea ridicate etc.). În schimb, cipurile tradiționale de detectare fotoelectrică, cum ar fi cipurile infraroșii pe bază de siliciu sau pe bază de semiconductori cu bandă îngustă, nu numai că necesită tensiuni de polarizare suplimentare pentru a conduce separarea purtătorilor fotogenerați pentru a produce fotocurenți, dar au nevoie și de sisteme suplimentare de răcire pentru a reduce zgomotul termic și a îmbunătăți timpul de răspuns. Prin urmare, a devenit dificil să se respecte noile concepte și cerințe ale următoarei generații de cipuri de detectare în infraroșu în viitor, cum ar fi consumul redus de energie, dimensiunile mici, costul redus și performanța ridicată.
Recent, echipe de cercetare din China și Suedia au propus un nou cip fotoelectric de detecție SWIR (infraroșu cu undă scurtă) cu heterojoncțiune auto-acționată cu pin, bazat pe pelicule de nano-panglică de grafen (GNR)/alumină/silicon monocristal. Sub efectul combinat al efectului de închidere optică declanșat de interfața eterogenă și câmpul electric încorporat, cipul a demonstrat performanțe de răspuns și detecție ultra-ridicate la o tensiune de polarizare zero. Cipul de detecție fotoelectrică are o rată de răspuns A de până la 75,3 A/W în modul auto-acționat, o rată de detecție de 7,5 × 10¹⁴ Jones și o eficiență cuantică externă apropiată de 104%, îmbunătățind performanța de detecție a aceluiași tip de cipuri pe bază de siliciu cu un număr record de 7 ordine de mărime. În plus, în modul de acționare convențional, rata de răspuns, rata de detecție și eficiența cuantică externă a cipului sunt toate de până la 843 A/W, 10¹⁵ Jones și, respectiv, 105%, toate acestea fiind cele mai mari valori raportate în cercetările actuale. Între timp, această cercetare a demonstrat și aplicarea în lumea reală a cipului de detectare fotoelectrică în domeniile comunicațiilor optice și imagisticii în infraroșu, subliniind potențialul său imens de aplicare.
Pentru a studia sistematic performanța fotoelectrică a fotodetectorului bazat pe nanobenzi de grafen /Al₂O₃/ siliciu monocristalin, cercetătorii au testat răspunsurile sale caracteristice statice (curba curent-tensiune) și dinamice (curba curent-timp). Pentru a evalua sistematic caracteristicile de răspuns optic ale fotodetectorului heterostructurat cu nanobenzi de grafen /Al₂O₃/ siliciu monocristalin sub diferite tensiuni de polarizare, cercetătorii au măsurat răspunsul dinamic la curent al dispozitivului la polarizări de 0 V, -1 V, -3 V și -5 V, cu o densitate de putere optică de 8,15 μW/cm². Fotocurentul crește odată cu polarizarea inversă și prezintă o viteză de răspuns rapidă la toate tensiunile de polarizare.
În cele din urmă, cercetătorii au fabricat un sistem de imagistică și au obținut cu succes imagistica autoalimentată a infraroșului cu unde scurte. Sistemul funcționează cu polarizare zero și nu are niciun consum de energie. Capacitatea de imagistică a fotodetectorului a fost evaluată folosind o mască neagră cu modelul literei „T” (așa cum se arată în Figura 1).
În concluzie, această cercetare a fabricat cu succes fotodetectoare autoalimentate bazate pe nanobenzi de grafen și a atins o rată de răspuns record. Între timp, cercetătorii au demonstrat cu succes capacitățile de comunicare optică și imagistică ale acestui...fotodetector cu răspuns ridicatAceastă realizare a cercetării nu numai că oferă o abordare practică pentru dezvoltarea nanobenzilor de grafen și a dispozitivelor optoelectronice pe bază de siliciu, dar demonstrează și performanța lor excelentă ca fotodetectoare cu infraroșu cu unde scurte, autoalimentate.
Data publicării: 28 aprilie 2025