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

Yuqori samarali o'zini o'zi boshqaradiganinfraqizil fotodetektor

infraqizilfotodetektorkuchli aralashuvga qarshi qobiliyat, kuchli nishonni aniqlash qobiliyati, har qanday ob-havoda 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 boshqarishfotoelektrik aniqlashTashqi qo'shimcha quvvat manbaisiz mustaqil ravishda ishlay oladigan chip o'zining noyob ishlashi (masalan, energiya mustaqilligi, yuqori sezgirlik va barqarorlik va boshqalar) tufayli infraqizil aniqlash sohasida keng e'tiborni tortdi. Aksincha, kremniy asosidagi yoki tor polosali yarimo'tkazgich asosidagi infraqizil chiplar kabi an'anaviy fotoelektrik aniqlash chiplari nafaqat fototoklarni ishlab chiqarish uchun fotogeneratsiyalangan tashuvchilarni ajratish uchun qo'shimcha kuchlanishlarni talab qiladi, balki issiqlik shovqinini kamaytirish va javob berishni yaxshilash uchun qo'shimcha sovutish tizimlariga ham ehtiyoj sezadi. Shuning uchun kelajakda infraqizil aniqlash chiplarining keyingi avlodining kam quvvat sarfi, kichik o'lcham, arzon narx va yuqori ishlash kabi yangi kontseptsiyalari va talablarini qondirish qiyinlashdi.

Yaqinda Xitoy va Shvetsiyadan kelgan tadqiqot guruhlari grafen nanolenta (GNR) plyonkalari/alumina/monokristalli kremniyga asoslangan yangi pinli heterojunctionli o'z-o'zidan boshqariladigan qisqa to'lqinli infraqizil (SWIR) fotoelektrik aniqlash chipini taklif qilishdi. Geterogen interfeys va o'rnatilgan elektr maydoni tomonidan qo'zg'atilgan optik darvoza effektining birgalikdagi ta'siri ostida chip nol tarafkashlik kuchlanishida juda yuqori javob va aniqlash samaradorligini namoyish etdi. Fotoelektrik aniqlash chipi o'z-o'zidan boshqariladigan rejimda 75,3 A/W gacha bo'lgan A javob tezligiga, 7,5 × 10¹⁴ Jones aniqlash tezligiga va 104% ga yaqin tashqi kvant samaradorligiga ega, bu bir xil turdagi kremniy asosidagi chiplarning aniqlash samaradorligini rekord darajada 7 darajaga yaxshilaydi. Bundan tashqari, an'anaviy haydovchi rejimida chipning javob tezligi, aniqlash tezligi va tashqi kvant samaradorligi mos ravishda 843 A/W, 10¹⁵ Jones va 105% gacha yuqori, bularning barchasi hozirgi tadqiqotlarda xabar qilingan eng yuqori qiymatlardir. Shu bilan birga, ushbu tadqiqot fotoelektrik aniqlash chipining optik aloqa va infraqizil tasvirlash sohalarida real hayotda qo'llanilishini ham namoyish etdi va uning ulkan qo'llanilish salohiyatini ta'kidladi.

Grafen nanolentalari /Al₂O₃/ monokristalli kremniy asosidagi fotodetektorning fotoelektrik ishlashini tizimli ravishda o'rganish maqsadida tadqiqotchilar uning statik (tok-kuchlanish egri chizig'i) va dinamik xarakteristik javoblarini (tok-vaqt egri chizig'i) sinovdan o'tkazdilar. Grafen nanolentalari /Al₂O₃/ monokristalli kremniy geterostrukturali fotodetektorning optik javob xususiyatlarini turli xil kuchlanish sharoitida tizimli ravishda baholash uchun tadqiqotchilar qurilmaning dinamik tok javobini 0 V, -1 V, -3 V va -5 V kuchlanishlarda o'lchadi, optik quvvat zichligi 8,15 μVt/sm² ni tashkil etdi. Fototok teskari kuchlanish bilan ortadi va barcha kuchlanishlarda tez javob tezligini ko'rsatadi.

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

Xulosa qilib aytganda, ushbu tadqiqot grafen nanolentalariga asoslangan o'z-o'zidan ishlaydigan fotodetektorlarni muvaffaqiyatli yaratdi va rekord darajadagi yuqori javob berish tezligiga erishdi. Shu bilan birga, tadqiqotchilar buning optik aloqa va tasvirlash imkoniyatlarini muvaffaqiyatli namoyish etdilar.yuqori sezgir fotodetektorUshbu tadqiqot yutug'i nafaqat grafen nanolentalari va kremniy asosidagi optoelektron qurilmalarni ishlab chiqish uchun amaliy yondashuvni taqdim etadi, balki ularning o'z-o'zidan ishlaydigan qisqa to'lqinli infraqizil fotodetektorlar sifatida ajoyib ishlashini ham namoyish etadi.