Novo fotodetector de alta sensibilidade

Novo fotodetector de alta sensibilidade

Recentemente, un equipo de investigación da Academia Chinesa de Ciencias (CAS) baseado en materiais de óxido de galio policristalino ricos en galio (PGR-GaOX) propuxo por primeira vez unha nova estratexia de deseño para un fotodetector de alta sensibilidade e alta velocidade de resposta mediante unha interface piroeléctrica acoplada. e efectos de fotocondutividade, e a investigación relevante publicouse en Advanced Materials. Os detectores fotoeléctricos de alta enerxía (para ultravioleta profundo (DUV) a bandas de 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 Si e α-Se teñen problemas de gran corrente de fuga e baixo coeficiente de absorción de raios X, o que é difícil de satisfacer as necesidades de detección de alto rendemento. Pola contra, 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 de deseño efectivo na estrutura do dispositivo, é un reto realizar 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 en 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 raios X como a DUV, con taxas de resposta de ata 104A/W e 105μC×Gyair-1/cm2, respectivamente, máis de 100 veces máis que os detectores anteriores feitos con 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 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, PPD pode funcionar en modo polarización, onde a ganancia depende moito da tensión de polarización, e pódese conseguir unha ganancia ultra alta aumentando a tensión de polarización. PPD ten un gran potencial de aplicación en sistemas de mellora de imaxes de baixo consumo enerxético e de alta sensibilidade. Este traballo non só demostra que GaOX é un material fotodetector de alta enerxía prometedor, senón que tamén proporciona unha nova estratexia para a realización de fotodetectores de alta enerxía de alto rendemento.