Novofotodetector de alta sensibilidade
Recentemente, un equipo de investigación da Academia Chinesa das Ciencias (CAS), baseado en materiais policristalinos de óxido de galio ricos en galio (PGR-GaOX), propuxo por primeira vez unha nova estratexia de deseño para unha alta sensibilidade e alta velocidade de resposta.fotodetectora través de efectos piroeléctricos e fotocondutivos de interface acoplada, e a investigación pertinente publicouse en Advanced Materials. Alta enerxíadetectores fotoeléctricos(para bandas de ultravioleta profundo (DUV) a raios X) son fundamentais nunha variedade de campos, incluíndo a seguridade nacional, a medicina e a ciencia industrial.
Non obstante, os materiais semicondutores actuais como o Si e o α-Se presentan problemas de gran corrente de fuga e baixo coeficiente de absorción de raios X, o que dificulta as necesidades de detección de alto rendemento. En contraste, os materiais semicondutores de óxido de galio de banda ancha (WBG) mostran un gran potencial para a detección fotoeléctrica de alta enerxía. Non obstante, debido á inevitable trampa de nivel profundo no lado do material e á falta dun deseño eficaz na estrutura do dispositivo, é difícil conseguir detectores de fotóns de alta enerxía de alta sensibilidade e alta velocidade de resposta baseados en semicondutores de banda ancha. Para abordar estes desafíos, un equipo de investigación na China deseñou por primeira vez un díodo fotocondutor piroeléctrico (PPD) baseado en PGR-GaOX. Ao acoplar o efecto piroeléctrico da interface co efecto de fotocondutividade, o rendemento da detección mellora significativamente. O PPD mostrou unha alta sensibilidade tanto aos DUV como aos raios X, con taxas de resposta de ata 104 A/W e 105 μC×Gyair-1/cm2, respectivamente, máis de 100 veces maiores que os detectores anteriores feitos de materiais similares. Ademais, o efecto piroeléctrico da interface causado pola simetría polar da rexión de esgotamento PGR-GaOX pode aumentar a velocidade de resposta do detector en 10⁵ veces, ata 0,1 ms. En comparación cos fotodiodos convencionais, os PPDS en modo autoalimentado producen maiores ganancias debido aos campos piroeléctricos durante a conmutación da luz.
Ademais, o PPD pode funcionar en modo de polarización, onde a ganancia depende en gran medida da tensión de polarización, e pódese conseguir unha ganancia ultra alta aumentando a tensión de polarización. O PPD ten un gran potencial de aplicación en sistemas de mellora de imaxes de baixo consumo de enerxía e alta sensibilidade. Este traballo non só demostra que GaOX é un prometedorfotodetector de alta enerxíamaterial, pero tamén proporciona unha nova estratexia para a realización de fotodetectores de alta enerxía e alto rendemento.
Data de publicación: 10 de setembro de 2024