Mớimáy dò quang có độ nhạy cao
Gần đây, một nhóm nghiên cứu tại Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) dựa trên Vật liệu oxit gali giàu đa tinh thể (PGR-GaOX) đã đề xuất lần đầu tiên một chiến lược thiết kế mới cho độ nhạy cao và tốc độ phản hồi cao.máy dò ảnhthông qua hiệu ứng quang dẫn và nhiệt điện giao diện kết hợp, và nghiên cứu có liên quan đã được công bố trên tạp chí Advanced Materials. Năng lượng caomáy dò quang điện(từ dải cực tím sâu (DUV) đến tia X) rất quan trọng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm an ninh quốc gia, y học và khoa học công nghiệp.
Tuy nhiên, các vật liệu bán dẫn hiện tại như Si và α-Se có vấn đề về dòng rò lớn và hệ số hấp thụ tia X thấp, khó đáp ứng được nhu cầu phát hiện hiệu suất cao. Ngược lại, vật liệu oxit gali bán dẫn có khoảng cách băng rộng (WBG) cho thấy tiềm năng lớn trong phát hiện quang điện năng lượng cao. Tuy nhiên, do bẫy mức sâu không thể tránh khỏi ở phía vật liệu và thiếu thiết kế hiệu quả về cấu trúc thiết bị, nên việc hiện thực hóa các máy dò photon năng lượng cao có độ nhạy cao và tốc độ phản hồi cao dựa trên chất bán dẫn có khoảng cách băng rộng là một thách thức. Để giải quyết những thách thức này, một nhóm nghiên cứu ở Trung Quốc đã thiết kế một diode quang dẫn nhiệt điện (PPD) dựa trên PGR-GaOX lần đầu tiên. Bằng cách kết hợp hiệu ứng nhiệt điện giao diện với hiệu ứng quang dẫn, hiệu suất phát hiện được cải thiện đáng kể. PPD cho thấy độ nhạy cao đối với cả DUV và tia X, với tỷ lệ phản hồi lên đến 104A/W và 105μC×Gyair-1/cm2, cao hơn 100 lần so với các máy dò trước đây được làm bằng vật liệu tương tự. Ngoài ra, hiệu ứng nhiệt điện giao diện gây ra bởi tính đối xứng phân cực của vùng cạn kiệt PGR-GaOX có thể làm tăng tốc độ phản hồi của máy dò lên 105 lần lên 0,1ms. So với các điốt quang thông thường, PPDS chế độ tự cấp nguồn tạo ra mức tăng cao hơn do trường nhiệt điện trong quá trình chuyển mạch ánh sáng.
Ngoài ra, PPD có thể hoạt động ở chế độ bias, trong đó độ lợi phụ thuộc rất nhiều vào điện áp bias và có thể đạt được độ lợi cực cao bằng cách tăng điện áp bias. PPD có tiềm năng ứng dụng lớn trong các hệ thống tăng cường hình ảnh có độ nhạy cao và mức tiêu thụ năng lượng thấp. Công trình này không chỉ chứng minh rằng GaOX là mộtmáy dò quang năng lượng caovật liệu, mà còn cung cấp một chiến lược mới để hiện thực hóa các bộ dò quang năng lượng cao hiệu suất cao.
Thời gian đăng: 10-09-2024