تحقیقات جدید در مورد آشکارساز نوری بهمنی کم‌بعد

تحقیقات جدید در مورد آشکارساز نوری بهمنی کم‌بعد

تشخیص با حساسیت بالا در فناوری‌های چند فوتونی یا حتی تک فوتونی، چشم‌اندازهای کاربردی قابل توجهی را در زمینه‌هایی مانند تصویربرداری در نور کم، سنجش از دور و تله‌متری و همچنین ارتباطات کوانتومی در بر دارد. در میان آنها، آشکارسازهای نوری بهمنی (APD) به دلیل اندازه کوچک، راندمان بالا و ادغام آسان، به یک جهت‌گیری مهم در زمینه تحقیقات دستگاه‌های اپتوالکترونیکی تبدیل شده‌اند. نسبت سیگنال به نویز (SNR) یک شاخص مهم آشکارساز نوری APD است که به بهره بالا و جریان تاریک کم نیاز دارد. تحقیق روی پیوندگاه‌های ناهمگون وان در والس ماده دوبعدی (2D) چشم‌اندازهای گسترده‌ای را در توسعه APDهای با عملکرد بالا نشان می‌دهد. محققان چینی ماده نیمه‌هادی دوبعدی دوقطبی WSe₂ را به عنوان ماده حساس به نور انتخاب کردند و ساختار Pt/WSe₂/Ni را با دقت آماده کردند.آشکارساز نوری APDبا بهترین تابع کار تطبیق برای حل مشکل نویز بهره ذاتی APD سنتی.

محققان پیشنهادی ارائه داده‌اندآشکارساز نوری بهمنبر اساس ساختار Pt/WSe₂/Ni، به تشخیص بسیار حساس سیگنال‌های نوری بسیار ضعیف در سطح fW در دمای اتاق دست یافتند. آنها ماده نیمه‌هادی دو بعدی WSe₂ را که دارای خواص الکتریکی عالی است، انتخاب کردند و آن را با مواد الکترود Pt و Ni ترکیب کردند تا با موفقیت نوع جدیدی از آشکارساز نوری بهمنی را توسعه دهند. با بهینه‌سازی دقیق تطبیق تابع کار بین Pt، WSe₂ و Ni، یک مکانیسم انتقال طراحی شد که می‌تواند به طور موثر حامل‌های تاریک را مسدود کند در حالی که به طور انتخابی به حامل‌های تولید شده توسط نور اجازه عبور می‌دهد. این مکانیسم به طور قابل توجهی نویز اضافی ناشی از یونیزاسیون برخورد حامل را کاهش می‌دهد و آشکارساز نوری را قادر می‌سازد تا به تشخیص سیگنال نوری بسیار حساس در سطح نویز بسیار پایین دست یابد.

این مطالعه نقش حیاتی مهندسی مواد و بهینه‌سازی سطح مشترک را در افزایش عملکرد ... نشان می‌دهد.آشکارسازهای نوریاز طریق طراحی هوشمندانه الکترودها و مواد دوبعدی، اثر حفاظتی حامل‌های تاریک حاصل شد که به طور قابل توجهی تداخل نویز را کاهش داده و راندمان تشخیص را بهبود می‌بخشد. عملکرد این آشکارساز نه تنها در ویژگی‌های فوتوالکتریک آن منعکس می‌شود، بلکه چشم‌اندازهای کاربردی گسترده‌ای نیز دارد. این آشکارساز نوری با مسدود کردن مؤثر جریان تاریک در دمای اتاق و جذب کارآمد حامل‌های تولید شده توسط نور، به ویژه برای تشخیص سیگنال‌های نوری ضعیف در زمینه‌هایی مانند نظارت بر محیط زیست، رصد نجومی و ارتباطات نوری مناسب است. این دستاورد تحقیقاتی نه تنها ایده‌های جدیدی برای توسعه آشکارسازهای نوری مواد با ابعاد کم ارائه می‌دهد، بلکه منابع جدیدی را برای تحقیقات و توسعه آینده دستگاه‌های اپتوالکترونیکی با کارایی بالا و مصرف توان کم ارائه می‌دهد.