جدیدآشکارساز نوری با حساسیت بالا
اخیراً، یک تیم تحقیقاتی در آکادمی علوم چین (CAS) بر اساس مواد اکسید گالیوم غنی از گالیوم پلی کریستالی (PGR-GaOX) برای اولین بار یک استراتژی طراحی جدید برای حساسیت بالا و سرعت پاسخ بالا ارائه دادند.آشکارساز نوریاز طریق اثرات پیروالکتریک و فوتورسانایی رابط جفت‌شده، و تحقیقات مربوطه در Advanced Materials منتشر شده است. انرژی بالاآشکارسازهای فوتوالکتریک(برای باندهای فرابنفش عمیق (DUV) تا اشعه ایکس) در زمینه‌های مختلفی از جمله امنیت ملی، پزشکی و علوم صنعتی بسیار مهم هستند.
با این حال، مواد نیمه‌هادی فعلی مانند Si و α-Se مشکلات جریان نشتی زیاد و ضریب جذب اشعه ایکس پایین را دارند که برآورده کردن نیازهای تشخیص با عملکرد بالا را دشوار می‌کند. در مقابل، مواد نیمه‌هادی اکسید گالیم با شکاف باند وسیع (WBG) پتانسیل زیادی برای تشخیص فوتوالکتریک با انرژی بالا نشان می‌دهند. با این حال، به دلیل تله سطحی عمیق اجتناب‌ناپذیر در سمت ماده و عدم طراحی موثر در ساختار دستگاه، تحقق آشکارسازهای فوتون پرانرژی با حساسیت بالا و سرعت پاسخ بالا بر اساس نیمه‌هادی‌های شکاف باند وسیع چالش برانگیز است. برای پرداختن به این چالش‌ها، یک تیم تحقیقاتی در چین برای اولین بار یک دیود فوتورسانای پیروالکتریک (PPD) مبتنی بر PGR-GaOX طراحی کرده است. با جفت کردن اثر پیروالکتریک سطح مشترک با اثر فوتورسانایی، عملکرد تشخیص به طور قابل توجهی بهبود یافته است. PPD حساسیت بالایی به DUV و اشعه ایکس نشان داد، با نرخ پاسخ به ترتیب تا 104A/W و 105μC×Gyair-1/cm2، بیش از 100 برابر بیشتر از آشکارسازهای قبلی ساخته شده از مواد مشابه. علاوه بر این، اثر پیروالکتریک سطح مشترک ناشی از تقارن قطبی ناحیه تخلیه PGR-GaOX می‌تواند سرعت پاسخ آشکارساز را 105 برابر افزایش داده و به 0.1 میلی‌ثانیه برساند. در مقایسه با فوتودیودهای معمولی، PPDSهای حالت خود-تغذیه به دلیل میدان‌های پیروالکتریک در طول سوئیچینگ نور، بهره‌های بالاتری تولید می‌کنند.
علاوه بر این، PPD می‌تواند در حالت بایاس کار کند، جایی که بهره به شدت به ولتاژ بایاس وابسته است و با افزایش ولتاژ بایاس می‌توان به بهره فوق‌العاده بالا دست یافت. PPD پتانسیل کاربرد زیادی در سیستم‌های بهبود تصویربرداری با مصرف انرژی کم و حساسیت بالا دارد. این کار نه تنها ثابت می‌کند که GaOX یک روش امیدوارکننده است، بلکه...آشکارساز نوری با انرژی بالاماده‌ای که نه تنها یک استراتژی جدید برای تحقق آشکارسازهای نوری پرانرژی با کارایی بالا ارائه می‌دهد، بلکه می‌تواند به عنوان یک روش جدید نیز به کار گرفته شود.
زمان ارسال: ۱۰ سپتامبر ۲۰۲۴