Noul fotodetector de înaltă sensibilitate

Noufotodetector de înaltă sensibilitate

Recent, o echipă de cercetare de la Academia Chineză de Științe (CAS) bazată pe materiale policristaline bogate în galiu oxid de galiu (PGR-GaOX) a propus pentru prima dată o nouă strategie de proiectare pentru sensibilitate ridicată și viteză mare de răspuns mare.fotodetectorprin efectele piroelectrice și de fotoconductivitate cu interfață cuplată, iar cercetarea relevantă a fost publicată în Materiale avansate. De mare energiedetectoare fotoelectrice(pentru ultraviolete adânci (DUV) până la benzile de raze X) sunt critice într-o varietate de domenii, inclusiv securitate națională, medicină și știința industrială.

Cu toate acestea, materialele semiconductoare actuale, cum ar fi Si și α-Se, au probleme de curent de scurgere mare și coeficient scăzut de absorbție de raze X, ceea ce este dificil de îndeplinit nevoile de detecție de înaltă performanță. În schimb, materialele semiconductoare de oxid de galiu cu bandă largă (WBG) prezintă un mare potențial pentru detectarea fotoelectrică de înaltă energie. Cu toate acestea, din cauza inevitabilului capcană de nivel adânc pe partea materialului și a lipsei de proiectare eficientă a structurii dispozitivului, este dificil să se realizeze detectoare de fotoni de mare energie cu sensibilitate ridicată și viteză mare de răspuns bazate pe semiconductori cu bandă largă. Pentru a aborda aceste provocări, o echipă de cercetare din China a proiectat pentru prima dată o diodă fotoconductivă piroelectrică (PPD) bazată pe PGR-GaOX. Prin cuplarea efectului piroelectric de interfață cu efectul de fotoconductivitate, performanța de detecție este îmbunătățită semnificativ. PPD a arătat o sensibilitate ridicată atât la DUV, cât și la razele X, cu rate de răspuns de până la 104A/W și, respectiv, 105μC×Gyair-1/cm2, de peste 100 de ori mai mari decât detectoarele anterioare fabricate din materiale similare. În plus, efectul piroelectric de interfață cauzat de simetria polară a regiunii de epuizare PGR-GaOX poate crește viteza de răspuns a detectorului de 105 ori până la 0,1 ms. În comparație cu fotodiodele convenționale, PPDS în modul autoalimentat produce câștiguri mai mari datorită câmpurilor piroelectrice în timpul comutării luminii.

În plus, PPD poate funcționa în modul de polarizare, unde câștigul este foarte dependent de tensiunea de polarizare, iar câștigul ultra-înalt poate fi obținut prin creșterea tensiunii de polarizare. PPD are un mare potențial de aplicare în sisteme de îmbunătățire a imaginii cu un consum redus de energie și sensibilitate ridicată. Această lucrare nu doar demonstrează că GaOX este promițătorfotodetector de înaltă energiematerial, dar oferă și o nouă strategie pentru realizarea fotodetectorilor de înaltă performanță de înaltă energie.