Fotoditekter tal-valangi infrared b'limitu baxx

Infra-aħmar b'limitu baxxfotoditekter tal-valangi

Il-fotoditekter tal-valangi infra-aħmar (Fotoditekter tal-APD) hija klassi ta'apparati fotoelettriċi semikondutturili jipproduċu qligħ għoli permezz tal-effett ta' jonizzazzjoni tal-ħabta, sabiex tinkiseb il-kapaċità ta' skoperta ta' ftit fotoni jew saħansitra fotoni singoli. Madankollu, fi strutturi konvenzjonali ta' fotoditekter APD, il-proċess ta' tifrix tat-trasportatur mhux f'ekwilibriju jwassal għal telf ta' enerġija, b'tali mod li l-vultaġġ tal-limitu tal-valanga ġeneralment jeħtieġ li jilħaq 50-200 V. Dan ipoġġi domandi ogħla fuq il-vultaġġ tas-sewqan tal-apparat u d-disinn taċ-ċirkwit tal-qari, u b'hekk iżid l-ispejjeż u jillimita applikazzjonijiet usa'.

Riċentement, riċerka Ċiniża pproponiet struttura ġdida ta' ditekter tal-valangi qrib l-infra-aħmar b'vultaġġ baxx ta' limitu tal-valangi u sensittività għolja. Ibbażat fuq l-omoġunzjoni awtodopanti tas-saff atomiku, il-fotoditekter tal-valangi jsolvi t-tifrix ta' ħsara kkawżat mill-istat tad-difett tal-interfaċċja li huwa inevitabbli fl-eteroġunzjoni. Sadanittant, il-kamp elettriku lokali qawwi "tal-quċċata" ikkawżat mill-ksur tas-simetrija tat-traduzzjoni jintuża biex itejjeb l-interazzjoni tal-coulomb bejn it-trasportaturi, jrażżan it-tifrix iddominat mill-modalità tal-fonon barra mill-pjan, u jikseb effiċjenza għolja ta' rduppjar tat-trasportaturi mhux f'ekwilibriju. F'temperatura tal-kamra, l-enerġija tal-limitu hija qrib il-limitu teoretiku Eg (Eg hija l-band gap tas-semikonduttur) u s-sensittività tad-detezzjoni tad-ditekter tal-valangi infra-aħmar hija sa livell ta' 10000 foton.

Dan l-istudju huwa bbażat fuq omoġunzjoni ta' tungstenu diselenidu (WSe₂) awtodopat f'saff ta' atomu (kalkogenidu tal-metall ta' transizzjoni bidimensjonali, TMD) bħala mezz ta' qligħ għal valangi ta' trasportaturi ta' ċarġ. Il-ksur tas-simetrija traslazzjonali spazjali jinkiseb billi jiġi ddisinjat mutazzjoni ta' pass topografiku biex jinduċi kamp elettriku lokali qawwi ta' "spike" fl-interfaċċja tal-omoġunzjoni mutanti.

Barra minn hekk, il-ħxuna atomika tista' trażżan il-mekkaniżmu ta' tifrix iddominat mill-modalità fonon, u tirrealizza l-proċess ta' aċċelerazzjoni u multiplikazzjoni ta' trasportatur mhux f'ekwilibriju b'telf baxx ħafna. Dan iġib l-enerġija tal-limitu tal-valanga f'temperatura tal-kamra qrib il-limitu teoretiku jiġifieri l-bandgap tal-materjal semikonduttur Eż. Il-vultaġġ tal-limitu tal-valanga tnaqqas minn 50 V għal 1.6 V, li jippermetti lir-riċerkaturi jużaw ċirkwiti diġitali maturi ta' vultaġġ baxx biex imexxu l-valanga.fotoditekterkif ukoll dijodi tas-sewqan u transistors. Dan l-istudju jirrealizza l-konverżjoni u l-użu effiċjenti tal-enerġija tat-trasportatur mhux f'ekwilibriju permezz tad-disinn ta' effett ta' multiplikazzjoni ta' valangi b'limitu baxx, li jipprovdi perspettiva ġdida għall-iżvilupp tal-ġenerazzjoni li jmiss ta' teknoloġija ta' skoperta ta' valangi infra-aħmar b'sensittività għolja, limitu baxx u qligħ għoli.