Yuqori samarali o'z-o'zidan boshqariladigan infraqizil fotodetektor

Yuqori samarali o'z-o'zidan boshqariladiganinfraqizil fotodetektor

infraqizilfotodetektorkuchli shovqinga qarshi qobiliyat, kuchli nishonni aniqlash qobiliyati, har qanday ob-havo sharoitida ishlash va yaxshi yashirish xususiyatlariga ega. U tibbiyot, harbiy, kosmik texnologiyalar va atrof-muhit muhandisligi kabi sohalarda tobora muhim rol o'ynamoqda. Ular orasida o'zini o'zi boshqaradiganfotoelektrik aniqlashtashqi qo'shimcha quvvat manbaisiz mustaqil ishlay oladigan chip o'zining noyob ishlashi (masalan, energiya mustaqilligi, yuqori sezuvchanlik va barqarorlik va boshqalar) tufayli infraqizil aniqlash sohasida katta e'tiborni tortdi. Bundan farqli o'laroq, an'anaviy fotoelektrik aniqlash chiplari, masalan, kremniyga asoslangan yoki tor tarmoqli yarimo'tkazgichga asoslangan infraqizil chiplar, fototoklarni ishlab chiqarish uchun fotogeneratsiyalangan tashuvchilarni ajratish uchun qo'shimcha kuchlanish kuchlanishlarini talab qilmaydi, balki termal shovqinni kamaytirish va sezgirlikni yaxshilash uchun qo'shimcha sovutish tizimlariga ham muhtoj. Shu sababli, kelajakda infraqizil detektor chiplarining yangi avlodining yangi tushunchalari va talablarini qondirish qiyin bo'ldi, masalan, kam quvvat iste'moli, kichik o'lchamlar, arzon narxlardagi va yuqori ishlash.

Yaqinda Xitoy va Shvetsiya tadqiqot guruhlari grafen nanoribbon (GNR) plyonkalari/alyuminiy oksidi/yagona kristall kremniyga asoslangan yangi pinli hetero-bo'g'inli o'z-o'zidan boshqariladigan qisqa to'lqinli infraqizil (SWIR) fotoelektrik aniqlash chipini taklif qilishdi. Heterojen interfeys va o'rnatilgan elektr maydoni tomonidan qo'zg'atilgan optik eshik effektining qo'shma ta'siri ostida chip nol kuchlanishda ultra yuqori javob va aniqlash ko'rsatkichlarini namoyish etdi. Fotoelektrik aniqlash chipi o'z-o'zidan boshqariladigan rejimda 75,3 A/Vt gacha javob tezligiga, 7,5 × 10¹⁴ Jons aniqlash tezligiga va 104% ga yaqin tashqi kvant samaradorligiga ega bo'lib, xuddi shu turdagi kremniyga asoslangan chiplarni aniqlash samaradorligini rekord darajadagi 7 darajaga yaxshilaydi. Bundan tashqari, an'anaviy haydash rejimida chipning javob tezligi, aniqlash tezligi va tashqi kvant samaradorligi mos ravishda 843 A/W, 10¹⁵ Jons va 105% ni tashkil qiladi, bularning barchasi joriy tadqiqotlarda qayd etilgan eng yuqori qiymatlardir. Shu bilan birga, ushbu tadqiqot fotoelektrik detektor chipining optik aloqa va infraqizil tasvirlash sohalarida haqiqiy qo'llanilishini ko'rsatdi va uning katta qo'llash imkoniyatlarini ta'kidladi.

Grafen nanoribbonlari /Al₂O₃/ monokristalli kremniyga asoslangan fotodetektorning fotoelektrik ish faoliyatini tizimli ravishda o'rganish uchun tadqiqotchilar uning statik (oqim kuchlanish egri chizig'i) va dinamik xarakteristik javoblarini (joriy vaqt egri chizig'i) sinovdan o'tkazdilar. Grafen nanoribbon /Al₂O₃/ monokristalli kremniy geterostruktura fotodetektorining optik javob xususiyatlarini tizimli ravishda baholash uchun turli xil kuchlanish kuchlanishlari ostida tadqiqotchilar qurilmaning dinamik oqim ta'sirini 0 V, -1 V, -3 V va -5 V kuchlanishlarda, optik quvvat zichligi 8 mkW/sm² bo'lgan holda o'lchadilar. Fotooqim teskari yo'nalish bilan ortadi va barcha kuchlanish kuchlanishlarida tez javob tezligini ko'rsatadi.

Nihoyat, tadqiqotchilar tasvirlash tizimini yaratdilar va qisqa to'lqinli infraqizilni o'z-o'zidan quvvatlanadigan tasvirga muvaffaqiyatli erishdilar. Tizim nol ob-havo sharoitida ishlaydi va umuman energiya sarflamaydi. Fotodetektorning tasvirlash qobiliyati "T" harfi naqshli qora niqob yordamida baholandi (1-rasmda ko'rsatilganidek).

Xulosa qilib aytadigan bo'lsak, ushbu tadqiqot grafen nanoribonlariga asoslangan o'z-o'zidan ishlaydigan fotodetektorlarni muvaffaqiyatli ishlab chiqardi va rekord darajadagi yuqori javob tezligiga erishdi. Shu bilan birga, tadqiqotchilar ushbu qurilmaning optik aloqa va tasvirlash imkoniyatlarini muvaffaqiyatli namoyish etishdi.yuqori sezgir fotodetektor. Ushbu tadqiqot yutug'i nafaqat grafen nanoribonlari va kremniy asosidagi optoelektronik qurilmalarni ishlab chiqish uchun amaliy yondashuvni ta'minlabgina qolmay, balki o'z-o'zidan ishlaydigan qisqa to'lqinli infraqizil fotodetektorlar sifatida ularning ajoyib ishlashini ham namoyish etadi.