Ny høyfølsom fotodetektor

Ny høyfølsom fotodetektor

Nylig foreslo et forskerteam ved det kinesiske vitenskapsakademiet (CAS) basert på polykrystallinske galliumrike galliumoksidmaterialer (PGR-GaOX) for første gang en ny designstrategi for høy følsomhet og høy responshastighet høy fotodetektor gjennom pyroelektrisk koblet grensesnitt. og fotokonduktivitetseffekter, og den relevante forskningen ble publisert i Advanced Materials. Fotoelektriske detektorer med høy energi (for dyp ultrafiolett (DUV) til røntgenbånd) er kritiske på en rekke felt, inkludert nasjonal sikkerhet, medisin og industrivitenskap.

Imidlertid har de nåværende halvledermaterialene som Si og α-Se problemene med stor lekkasjestrøm og lav røntgenabsorpsjonskoeffisient, noe som er vanskelig å møte behovene til høyytelsesdeteksjon. I kontrast viser wide-band gap (WBG) halvleder-galliumoksidmaterialer stort potensiale for fotoelektrisk deteksjon med høy energi. På grunn av den uunngåelige dypnivåfellen på materialsiden og mangelen på effektiv design på enhetsstrukturen, er det imidlertid utfordrende å realisere høy følsomhet og høy responshastighet høyenergifotondetektorer basert på bredbåndsgap-halvledere. For å møte disse utfordringene har et forskerteam i Kina designet en pyroelektrisk fotokonduktiv diode (PPD) basert på PGR-GaOX for første gang. Ved å koble den pyroelektriske grensesnitteffekten med fotokonduktivitetseffekten, forbedres deteksjonsytelsen betydelig. PPD viste høy følsomhet for både DUV og røntgen, med responsrater opp til henholdsvis 104A/W og 105μC×Gyair-1/cm2, mer enn 100 ganger høyere enn tidligere detektorer laget av lignende materialer. I tillegg kan den pyroelektriske grensesnitteffekten forårsaket av den polare symmetrien til PGR-GaOX-uttømmingsregionen øke responshastigheten til detektoren med 105 ganger til 0,1 ms. Sammenlignet med konvensjonelle fotodioder, produserer selvdrevet modus PPDS høyere forsterkning på grunn av pyroelektriske felt under lysbytte.

I tillegg kan PPD operere i forspenningsmodus, hvor forsterkningen er svært avhengig av forspenningen, og ultrahøy forsterkning kan oppnås ved å øke forspenningen. PPD har stort brukspotensial i lavt energiforbruk og høysensitive bildeforbedringssystemer. Dette arbeidet beviser ikke bare at GaOX er et lovende høyenergifotodetektormateriale, men gir også en ny strategi for å realisere høyytelses høyenergifotodetektorer.