Fotodetektor infrabeureum anu didorong ku sorangan kinerja luhur

Kinerja luhur anu didorong ku diri soranganfotodetektor infrabeureum

infrabeureumfotodetektormiboga ciri-ciri kamampuh anti-gangguan anu kuat, kamampuh pangakuan target anu kuat, operasi sadaya cuaca sareng panyumputan anu saé. Éta maénkeun peran anu beuki penting dina widang sapertos kadokteran, militer, téknologi luar angkasa sareng rékayasa lingkungan. Di antarana, anu didorong ku dirideteksi fotolistrikChip anu tiasa beroperasi sacara mandiri tanpa catu daya tambahan éksternal parantos narik perhatian anu lega dina widang deteksi infra red kusabab kinerja anu unik (sapertos kamerdékaan énergi, sensitivitas sareng stabilitas anu luhur, jsb.). Sabalikna, chip deteksi fotolistrik tradisional, sapertos chip infra red berbasis semikonduktor berbasis silikon atanapi celah pita sempit, henteu ngan ukur meryogikeun tegangan bias tambahan pikeun ngadorong pamisahan pamawa fotogenerasi pikeun ngahasilkeun arus foto, tapi ogé meryogikeun sistem pendingin tambahan pikeun ngirangan noise termal sareng ningkatkeun résponsif. Ku alatan éta, hésé pikeun minuhan konsép sareng sarat énggal tina generasi chip deteksi infra red salajengna di hareup, sapertos konsumsi daya anu handap, ukuran alit, biaya rendah sareng kinerja anu luhur.

Anyar-anyar ieu, tim panalungtik ti Cina sareng Swédia parantos ngajukeun chip deteksi fotolistrik pin heterojunction self-driven short-wave infrared (SWIR) anu anyar dumasar kana pilem graphene nanoribbon (GNR)/alumina/silikon kristal tunggal. Dina pangaruh gabungan tina pangaruh gerbang optik anu dipicu ku antarmuka hétérogén sareng médan listrik anu diwangun, chip éta nunjukkeun réspon ultra-luhur sareng kinerja deteksi dina tegangan bias nol. Chip deteksi fotolistrik ngagaduhan laju réspon A dugi ka 75,3 A/W dina modeu self-driven, laju deteksi 7,5 × 10¹⁴ Jones, sareng efisiensi kuantum éksternal caket 104%, ningkatkeun kinerja deteksi tina jinis chip berbasis silikon anu sami ku rékor 7 kali lipat. Salaku tambahan, dina modeu drive konvensional, laju réspon chip, laju deteksi, sareng efisiensi kuantum éksternal sadayana sami sareng 843 A/W, 10¹⁵ Jones, sareng 105% masing-masing, sadayana mangrupikeun nilai pangluhurna anu dilaporkeun dina panilitian ayeuna. Samentara éta, ieu panalungtikan ogé nunjukkeun aplikasi di dunya nyata tina chip deteksi fotolistrik dina widang komunikasi optik sareng pencitraan infra red, anu nyorot poténsi aplikasi anu ageung.

Dina raraga nalungtik sacara sistematis kinerja fotoéléktrik tina fotodetektor dumasar kana nanoribbon graphene /Al₂O₃/ silikon kristal tunggal, para panalungtik nguji réspon karakteristik statis (kurva tegangan arus) sareng dinamisna (kurva waktos arus). Pikeun sacara sistematis meunteun karakteristik réspon optik tina fotodetektor heterostruktur silikon monokristalin nanoribbon graphene /Al₂O₃/ dina tegangan bias anu béda, para panalungtik ngukur réspon arus dinamis alat dina bias 0 V, -1 V, -3 V sareng -5 V, kalayan kapadetan kakuatan optik 8,15 μW/cm². Arus foto ningkat kalayan bias tibalik sareng nunjukkeun kecepatan réspon anu gancang dina sadaya tegangan bias.

Pamungkas, para panalungtik ngadamel sistem pencitraan sareng hasil ngahontal pencitraan infra red gelombang pondok anu dikuatkeun ku sorangan. Sistem ieu beroperasi dina bias nol sareng teu nganggo konsumsi énergi pisan. Kamampuan pencitraan fotodetektor dievaluasi nganggo topéng hideung kalayan pola hurup "T" (sakumaha anu dipidangkeun dina Gambar 1).

Kasimpulanana, ieu panalungtikan hasil ngadamel fotodetektor anu dikuatkeun ku sorangan dumasar kana nanoribbon graphene sareng ngahontal tingkat réspon anu luhur anu mecahkeun rékor. Samentawis éta, para panalungtik hasil nunjukkeun kamampuan komunikasi optik sareng pencitraan tina ieufotodetektor anu responsif pisanPréstasi panalungtikan ieu henteu ngan ukur nyayogikeun pendekatan praktis pikeun pamekaran nanoribbon graphene sareng alat optoelektronik berbasis silikon, tapi ogé nunjukkeun kinerja anu saé salaku fotodetektor infra red gelombang pondok anu dikuatkeun ku diri.