Uusi erittäin herkkä valoanturi

Uusi erittäin herkkä valoanturi

Äskettäin Kiinan tiedeakatemian (CAS) tutkimusryhmä, joka perustuu monikiteisiin galliumia sisältäviin galliumoksidimateriaaleihin (PGR-GaOX), ehdotti ensimmäistä kertaa uutta suunnittelustrategiaa korkean herkkyyden ja suuren vastenopeuden korkealle valotunnistimelle kytketyn pyrosähköisen liitännän kautta. ja valonjohtavuusvaikutukset, ja asiaa koskeva tutkimus julkaistiin Advanced Materialsissa. Suurienergiset valosähköiset ilmaisimet (syvän ultraviolettisäteilyn (DUV) ja röntgensäteilyn kaistat) ovat kriittisiä monilla aloilla, mukaan lukien kansallinen turvallisuus, lääketiede ja teollisuustiede.

Nykyisten puolijohdemateriaalien, kuten Si ja α-Se, ongelmana on kuitenkin suuri vuotovirta ja alhainen röntgensäteilyn absorptiokerroin, mikä on vaikeaa täyttää korkean suorituskyvyn ilmaisun tarpeita. Sitä vastoin laajakaistaväliset (WBG) puolijohdegalliumoksidimateriaalit tarjoavat suuren potentiaalin korkean energian valosähköiseen havaitsemiseen. Kuitenkin materiaalipuolen väistämättömän syvän tasoloukun ja tehokkaan suunnittelun puutteen vuoksi laiterakenteessa on haastavaa toteuttaa laajakaistaisiin puolijohteisiin perustuvia korkean herkkyyden ja suuren vastenopeuden korkean energian fotoniilmaisimia. Vastatakseen näihin haasteisiin kiinalainen tutkimusryhmä on ensimmäistä kertaa suunnitellut PGR-GaOXiin perustuvan pyroelektrisen valonjohtavan diodin (PPD). Yhdistämällä rajapinnan pyrosähköinen vaikutus valonjohtavuusvaikutukseen, ilmaisukyky paranee merkittävästi. PPD osoitti suurta herkkyyttä sekä DUV- että röntgensäteille, vastenopeudella jopa 104 A/W ja 105 µC × Gyair-1/cm2, vastaavasti, yli 100 kertaa korkeampi kuin aikaisemmat, samanlaisista materiaaleista tehdyt ilmaisimet. Lisäksi PGR-GaOX-tyhjennysalueen napasymmetrian aiheuttama rajapinnan pyrosähköinen vaikutus voi nostaa ilmaisimen vastenopeutta 105 kertaa 0,1 ms:iin. Verrattuna perinteisiin valodiodeihin, omatehoiset PPDS:t tuottavat suurempia voittoja pyrosähköisten kenttien ansiosta valonvaihdon aikana.

Lisäksi PPD voi toimia bias-tilassa, jossa vahvistus on suuresti riippuvainen esijännitteestä, ja erittäin korkea vahvistus voidaan saavuttaa nostamalla esijännitettä. PPD:llä on suuri sovelluspotentiaali alhaisen energiankulutuksen ja erittäin herkän kuvantamisen tehostamisjärjestelmissä. Tämä työ ei ainoastaan ​​todista, että GaOX on lupaava korkean energian valoilmaisinmateriaali, vaan tarjoaa myös uuden strategian korkean suorituskyvyn korkean energian valoilmaisimien toteuttamiseen.