Bipolar dua diménsiphotodetector longsoran
Photodetektor longsoran dua diménsi bipolar (APD photodetector) ngahontal noise ultra-rendah sareng deteksi sensitipitas luhur
Deteksi sensitipitas luhur tina sababaraha foton atawa malah foton tunggal boga prospek aplikasi penting dina widang kayaning pencitraan cahaya lemah, sensing jauh jeung telemétri, sarta komunikasi kuantum. Di antarana, nu photodetector longsoran (APD) geus jadi arah penting dina widang panalungtikan alat optoeléktronik alatan ciri miboga ukuran leutik, efisiensi tinggi jeung integrasi gampang. The signal-to-noise ratio (SNR) mangrupa indikator penting tina APD photodetector, nu merlukeun gain tinggi jeung arus poék low. Panalungtikan ngeunaan heterojunctions van der Waals tina bahan dua diménsi (2D) nembongkeun prospek lega dina ngembangkeun APDs-kinerja tinggi. Peneliti ti Cina milih bahan semikonduktor dua diménsi bipolar WSe₂ salaku bahan photosensitive sarta meticulously disiapkeun APD photodetector kalawan struktur Pt / WSe₂ / Ni nu boga fungsi gawé cocog pangalusna, guna ngajawab masalah gain noise alamiah tina photodetector APD tradisional.
Tim peneliti ngusulkeun hiji photodetector longsoran dumasar kana struktur Pt / WSe₂ / Ni, nu ngahontal deteksi kacida sénsitip sinyal lampu pisan lemah dina tingkat fW dina suhu kamar. Aranjeunna milih bahan semikonduktor dua diménsi WSe₂, nu mibanda sipat listrik alus teuing, sarta digabungkeun bahan éléktroda Pt jeung Ni pikeun hasil ngamekarkeun tipe anyar tina photodetector longsoran. Ku persis ngaoptimalkeun fungsi gawé cocog antara Pt, WSe₂ jeung Ni, mékanisme angkutan dirancang nu éféktif bisa meungpeuk operator poék bari selektif ngidinan operator photogenerated ngaliwatan. Mékanisme ieu sacara signifikan ngirangan sora anu kaleuleuwihan anu disababkeun ku ionisasi dampak pamawa, ngamungkinkeun photodetector pikeun ngahontal deteksi sinyal optik anu sénsitip pisan dina tingkat sora anu rendah pisan.
Lajeng, dina raraga netelakeun mékanisme balik éfék longsoran ngainduksi ku médan listrik lemah, peneliti mimitina dievaluasi kasaluyuan fungsi gawé alamiah rupa logam jeung WSe₂. Rangkaian alat logam-semikonduktor-logam (MSM) kalayan éléktroda logam anu béda-béda didamel sareng tés anu relevan dilaksanakeun. Sajaba ti éta, ku cara ngurangan paburencay carrier saméméh longsoran dimimitian, nu randomness ionisasi dampak bisa mitigated, kukituna ngurangan noise. Ku alatan éta, tés relevan dilaksanakeun. Jang meberkeun demonstrate kaunggulan Pt / WSe₂ / Ni APD dina watesan ciri respon waktos, peneliti salajengna dievaluasi rubakpita -3 dB alat dina nilai gain photoelectric béda.
Hasil ékspérimén nunjukkeun yén detektor Pt / WSe₂ / Ni nunjukkeun kakuatan equivalent noise (NEP) pisan low dina suhu kamar, nu ngan 8,07 fW / √Hz. Ieu ngandung harti yén detektor bisa nangtukeun sinyal optik pisan lemah. Sajaba ti éta, alat ieu bisa beroperasi stably dina frékuénsi modulasi 20 kHz kalawan gain luhur 5 × 10⁵, junun ngarengsekeun bottleneck teknis detéktor photovoltaic tradisional nu hese saimbang gain tinggi jeung rubakpita. fitur ieu diperkirakeun nyadiakeun eta kalawan kaunggulan signifikan dina aplikasi nu merlukeun gain tinggi jeung noise low.
Panaliti ieu nunjukkeun peran anu penting dina rékayasa bahan sareng optimasi antarmuka dina ningkatkeun kinerjapotodetéktor. Ngaliwatan desain akalna éléktroda jeung bahan dua diménsi, pangaruh shielding operator poék geus kahontal, nyata ngurangan gangguan noise sarta salajengna ngaronjatkeun efisiensi deteksi.
Kinerja detektor ieu henteu ngan ukur ditingali dina ciri photoelectric, tapi ogé ngagaduhan prospek aplikasi anu lega. Kalayan meungpeuk arus poék anu épéktip dina suhu kamar sareng nyerep éfisién operator fotogenerasi, detéktor ieu cocog pisan pikeun ngadeteksi sinyal cahaya anu lemah dina widang sapertos ngawaskeun lingkungan, observasi astronomi, sareng komunikasi optik. Prestasi ieu panalungtikan henteu ngan ukur masihan ideu anyar pikeun ngembangkeun photodetectors bahan diménsi low, tapi ogé nawiskeun rujukan anyar pikeun panalungtikan masa depan sareng pamekaran alat optoeléktronik anu berkinerja tinggi sareng kakuatan rendah.
waktos pos: Jun-18-2025