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 høyfotodetektorgjennom koblede grensesnitt pyroelektriske og fotokonduktivitetseffekter, og den relevante forskningen ble publisert i Advanced Materials. Høy energifotoelektriske detektorer(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 et stort brukspotensial i lavt energiforbruk og høysensitive bildebehandlingssystemer. Dette arbeidet beviser ikke bare at GaOX er en lovendehøyenergi fotodetektormateriale, men gir også en ny strategi for å realisere høyytelses høyenergifotodetektorer.
Innleggstid: 10. september 2024