Noi cercetări privind fotodetectorul de avalanșă de dimensiuni reduse

Noi cercetări privind fotodetectorul de avalanșă de dimensiuni reduse

Detecția de înaltă sensibilitate a tehnologiilor cu puțini fotoni sau chiar cu un singur foton oferă perspective semnificative de aplicare în domenii precum imagistica în lumină slabă, teledetecția și telemetria, precum și comunicarea cuantică. Printre acestea, fotodetectoarele de avalanșă (APD) au devenit o direcție importantă în domeniul cercetării dispozitivelor optoelectronice datorită dimensiunilor lor reduse, eficienței ridicate și integrării ușoare. Raportul semnal-zgomot (SNR) este un indicator important al fotodetectorului APD, care necesită un câștig mare și un curent de întuneric scăzut. Cercetarea heterojoncțiunilor van der Waals din materiale bidimensionale (2D) arată perspective largi în dezvoltarea APD-urilor de înaltă performanță. Cercetătorii din China au selectat materialul semiconductor bidimensional bipolar WSe₂ ca material fotosensibil și au preparat cu atenție structura Pt/WSe₂/Ni.Fotodetector APDcu cea mai bună funcție de lucru de potrivire pentru a rezolva problema inerentă a zgomotului de câștig al APD-ului tradițional.

Cercetătorii au propus ofotodetector de avalanșăBazat pe structura Pt/WSe₂/Ni, realizând o detectare extrem de sensibilă a semnalelor luminoase extrem de slabe la nivelul fW la temperatura camerei. Ei au selectat materialul semiconductor bidimensional WSe₂, care are proprietăți electrice excelente, și l-au combinat cu materiale electrodice Pt și Ni pentru a dezvolta cu succes un nou tip de fotodetector de avalanșă. Prin optimizarea precisă a potrivirii funcției de lucru între Pt, WSe₂ și Ni, a fost proiectat un mecanism de transport care poate bloca eficient purtătorii de lumină întunecați, permițând în același timp selectiv trecerea purtătorilor fotogenerați. Acest mecanism reduce semnificativ zgomotul excesiv cauzat de ionizarea prin impact a purtătorilor, permițând fotodetectorului să realizeze o detectare extrem de sensibilă a semnalului optic la un nivel de zgomot extrem de scăzut.

Acest studiu demonstrează rolul crucial al ingineriei materialelor și al optimizării interfețelor în îmbunătățirea performanțeifotodetectoarePrin designul ingenios al electrozilor și al materialelor bidimensionale, s-a obținut efectul de ecranare al purtătorilor de lumină întunecată, reducând semnificativ interferențele de zgomot și îmbunătățind și mai mult eficiența detecției. Performanța acestui detector nu se reflectă doar în caracteristicile sale fotoelectrice, ci are și perspective largi de aplicare. Datorită blocării eficiente a curentului întunecat la temperatura camerei și absorbției eficiente a purtătorilor de lumină fotogenerați, acest fotodetector este deosebit de potrivit pentru detectarea semnalelor luminoase slabe în domenii precum monitorizarea mediului, observarea astronomică și comunicațiile optice. Această realizare a cercetării nu numai că oferă noi idei pentru dezvoltarea de fotodetectoare de materiale de dimensiuni reduse, dar oferă și noi referințe pentru cercetarea și dezvoltarea viitoare a dispozitivelor optoelectronice de înaltă performanță și consum redus de energie.

„”


Data publicării: 27 august 2025