Fotodetektora şelalê ya du-alî ya du-alî

Du-alî ya du-alîfotodetektora berfê

Fotodetektora berfê ya du-alî ya du-alî (Fotodetektora APD) tesbîtkirina dengekî pir kêm û hesasiyeteke bilind bi dest dixe

Tesbîtkirina hesasiyeta bilind a çend fotonan an jî fotonên yekane di warên wekî wênekirina ronahiya qels, dûrhestkirin û telemetrî, û ragihandina kûantûmê de xwedî perspektîfên serîlêdanê yên girîng e. Di nav wan de, fotodetektora şelalê (APD) ji ber taybetmendiyên xwe yên piçûk, karîgeriya bilind û entegrasyona hêsan di warê lêkolîna cîhazên optoelektronîkî de bûye rêgezek girîng. Rêjeya sînyal-deng (SNR) nîşanek girîng a fotodetektora APD ye, ku hewceyê qezenca bilind û herikîna tarî ya kêm e. Lêkolîna li ser heterojonksiyonên van der Waals ên materyalên du-alî (2D) perspektîfên berfireh di pêşkeftina APD-yên performansa bilind de nîşan dide. Lêkolînerên ji Çînê materyalê nîvconductor du-alî yê du-alî WSe₂ wekî materyalê fotosensîtîv hilbijartin û fotodetektora APD-yê bi avahiyek Pt/WSe₂/Ni-yê ku xwedan fonksiyona xebata hevahengiya çêtirîn e, bi baldarî amade kir, da ku pirsgirêka dengê qezenca xwerû ya fotodetektora APD-ya kevneşopî çareser bike.

Tîma lêkolînê fotodetektorek şelalê pêşniyar kir ku li ser bingeha avahiya Pt/WSe₂/Ni ye, ku tespîtkirina sînyalên ronahiyê yên pir qels di asta fW de di germahiya odeyê de bi dest xist. Wan materyalê nîvconductor ê du-alî WSe₂ hilbijart, ku xwedan taybetmendiyên elektrîkê yên hêja ye, û materyalên elektrodê yên Pt û Ni bi hev re kirin da ku bi serkeftî celebek nû ya fotodetektora şelalê pêşve bibin. Bi çêtirînkirina rast a hevahengiya fonksiyona xebatê di navbera Pt, WSe₂ û Ni de, mekanîzmayek veguhastinê hate sêwirandin ku dikare bi bandor hilgirên tarî asteng bike dema ku bi bijartî dihêle ku hilgirên fotoçêkirî derbas bibin. Ev mekanîzma dengê zêde yê ku ji ber îyonîzasyona bandora hilgir çêdibe bi girîngî kêm dike, û dihêle ku fotodetektor tespîtkirina sînyala optîkî ya pir hesas di asta dengek pir nizm de bi dest bixe.

Piştre, ji bo zelalkirina mekanîzmaya li pişt bandora şelalê ya ji ber zeviya elektrîkê ya qels çêdibe, lêkolîneran di destpêkê de lihevhatina fonksiyonên kar ên xwerû yên metalên cûda bi WSe₂ re nirxandin. Rêze cîhazên metal-nîvconductor-metal (MSM) bi elektrodên metal ên cûda hatin çêkirin û ceribandinên têkildar li ser wan hatin kirin. Wekî din, bi kêmkirina belavbûna hilgir berî destpêkirina şelalê, bêserûberiya îyonîzasyona bandorê dikare were sivikkirin, bi vî rengî deng kêm dibe. Ji ber vê yekê, ceribandinên têkildar hatin kirin. Ji bo ku serdestiya Pt/WSe₂/Ni APD di warê taybetmendiyên bersiva demê de bêtir nîşan bidin, lêkolîneran bandfirehiya -3 dB ya cîhazê di bin nirxên qezenca fotoelektrîkî yên cûda de bêtir nirxandin.

Encamên ceribandinê nîşan didin ku detektora Pt/WSe₂/Ni di germahiya odeyê de hêzek wekhev a deng (NEP) ya pir kêm nîşan dide, ku tenê 8.07 fW/√Hz e. Ev tê vê wateyê ku detektor dikare sînyalên optîkî yên pir qels nas bike. Wekî din, ev cîhaz dikare bi frekanseke modulasyonê ya 20 kHz bi destkeftiyek bilind a 5×10⁵ bi awayekî stabîl bixebite, û bi serkeftî astengiya teknîkî ya detektorên fotovoltaîk ên kevneşopî çareser dike ku hevsengkirina destkeftiya bilind û bandfirehiyê dijwar e. Tê payîn ku ev taybetmendî di sepanên ku destkeftiya bilind û dengê kêm hewce dikin de avantajên girîng peyda bike.

Ev lêkolîn rola girîng a endezyariya materyal û çêtirkirina navrûyê di baştirkirina performansa nîşan dide.fotodetektorBi saya sêwirana jîr a elektrod û materyalên du-alî, bandorek parastinê ya hilgirên tarî hatiye bidestxistin, ku destwerdana deng bi girîngî kêm dike û karîgeriya tespîtkirinê bêtir baştir dike.

Performansa vê detektorê ne tenê di taybetmendiyên fotoelektrîkî de tê xuyang kirin, lê di heman demê de perspektîfên serîlêdanê yên berfireh jî hene. Bi astengkirina bi bandor a herikîna tarî di germahiya odeyê de û vegirtina bi bandor a hilgirên fotogenerkirî, ev detektor bi taybetî ji bo tespîtkirina sînyalên ronahiyê yên qels di warên wekî çavdêriya jîngehê, çavdêriya astronomîkî û ragihandina optîkî de guncan e. Ev destkeftiya lêkolînê ne tenê ramanên nû ji bo pêşkeftina fotodetektorên materyalên kêm-alî peyda dike, lê di heman demê de referansên nû ji bo lêkolîn û pêşkeftina pêşerojê ya cîhazên optoelektronîkî yên performansa bilind û hêza kêm pêşkêşî dike.