Novo fotodetector de alta sensibilidade

NovoFotodetector de alta sensibilidade

Recentemente, un equipo de investigación na Academia Chinesa de Ciencias (CAS) baseado en materiais de óxido de galio rico en galio rico en galio (PGR-Gaox) ricos en galio (PGR-Gaox) por primeira vez unha nova estratexia de deseño para alta sensibilidade e alta velocidade de resposta altafotodetectorA través de efectos piroeléctricos e fotoconductividade de interface acoplados e a investigación relevante publicouse en materiais avanzados. Alta enerxíaDetectores fotoeléctricos(Para Ultravioleta Deep (DUV) a bandas de raios X) son críticos en diversos campos, incluíndo seguridade nacional, medicina e ciencias industriais.

Non obstante, os materiais de semiconductor actuais como SI e α-SE teñen os problemas de gran corrente de fuga e un baixo coeficiente de absorción de raios X, que é difícil satisfacer as necesidades de detección de alto rendemento. En contraste, os materiais de óxido de galio de semiconductor de fenda 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 de deseño eficaz na estrutura do dispositivo, é difícil realizar unha alta sensibilidade e alta velocidade de resposta de alta enerxía detectores de fotóns baseados en semiconductores de fenda de banda ancha. Para afrontar estes retos, un equipo de investigación en China deseñou un diodo fotoconductivo piroeléctrico (PPD) baseado en PGR-Gaox por primeira vez. Ao acoplar o efecto piroeléctrico da interface co efecto de fotoconductividade, o rendemento de detección é mellorado significativamente. O PPD mostrou unha alta sensibilidade tanto a DUV como a radiografías, con taxas de resposta ata 104a/W e 105μC × GYAIR-1/CM2, respectivamente, máis de 100 veces superiores aos detectores anteriores feitos de materiais similares. Ademais, o efecto piroeléctrico da interface causado pola simetría polar da rexión de esgotamento de PGR-GAOX pode aumentar a velocidade de resposta do detector en 105 veces a 0,1ms. En comparación cos fotodiodos convencionais, os PPD en modo auto-potenciado producen maiores ganancias debido a campos piroeléctricos durante a conmutación de luz.

Ademais, a PPD pode funcionar en modo sesgo, onde a ganancia depende moi da tensión de sesgo e pódese conseguir unha ganancia ultra alta aumentando a tensión de sesgo. A PPD ten un gran potencial de aplicación en baixo consumo de enerxía e sistemas de mellora de imaxes de alta sensibilidade. Este traballo non só demostra que Gaox é prometedorfotodetector de alta enerxíamaterial, pero tamén ofrece unha nova estratexia para realizar fotodetectores de alta enerxía de alta enerxía.