Ny forskning på lavdimensjonal snøskredfotodetektor
Høyfølsom deteksjon av få-foton- eller til og med enkeltfoton-teknologier har betydelige anvendelsesmuligheter innen felt som avbildning i svakt lys, fjernmåling og telemetri, samt kvantekommunikasjon. Blant disse har skredfotodetektorer (APD) blitt en viktig retning innen forskning på optoelektroniske enheter på grunn av deres lille størrelse, høye effektivitet og enkle integrering. Signal-til-støy-forhold (SNR) er en viktig indikator for APD-fotodetektorer, som krever høy forsterkning og lav mørkestrøm. Forskningen på todimensjonale (2D) van der Waals-heterojunksjoner i materialet viser brede muligheter for utvikling av høyytelses-APD-er. Forskere fra Kina valgte det bipolare todimensjonale halvledermaterialet WSe₂ som det lysfølsomme materialet og forberedte nøye Pt/WSe₂/Ni-strukturen.APD-fotodetektormed den best matchende arbeidsfunksjonen for å løse det iboende forsterkningsstøyproblemet til tradisjonell APD.
Forskere har foreslått enskredfotodetektorbasert på Pt/WSe₂/Ni-strukturen, og oppnådde svært følsom deteksjon av ekstremt svake lyssignaler på fW-nivå ved romtemperatur. De valgte det todimensjonale halvledermaterialet WSe₂, som har utmerkede elektriske egenskaper, og kombinerte det med Pt- og Ni-elektrodematerialer for å utvikle en ny type skredfotodetektor. Ved å presist optimalisere arbeidsfunksjonstilpasningen mellom Pt, WSe₂ og Ni, ble det utviklet en transportmekanisme som effektivt kan blokkere mørke bærere samtidig som den selektivt tillater fotogenererte bærere å passere gjennom. Denne mekanismen reduserer betydelig overflødig støy forårsaket av bærerstøtionisering, noe som gjør det mulig for fotodetektoren å oppnå svært følsom optisk signaldeteksjon ved et ekstremt lavt støynivå.
Denne studien demonstrerer den avgjørende rollen materialteknikk og grensesnittoptimalisering spiller for å forbedre ytelsen tilfotodetektorerGjennom genial design av elektroder og todimensjonale materialer ble det oppnådd en skjermingseffekt av mørke bærere, noe som reduserte støyinterferens betydelig og forbedret deteksjonseffektiviteten ytterligere. Ytelsen til denne detektoren gjenspeiles ikke bare i dens fotoelektriske egenskaper, men har også brede anvendelsesmuligheter. Med sin effektive blokkering av mørk strøm ved romtemperatur og effektive absorpsjon av fotogenererte bærere, er denne fotodetektoren spesielt egnet for deteksjon av svake lyssignaler innen felt som miljøovervåking, astronomisk observasjon og optisk kommunikasjon. Denne forskningsprestasjonen gir ikke bare nye ideer for utvikling av lavdimensjonale materialfotodetektorer, men tilbyr også nye referanser for fremtidig forskning og utvikling av høytytende og laveffektsoptoelektroniske enheter.
Publisert: 27. august 2025