Madala lävega infrapunalaviini fotodetektor
Infrapuna laviini fotodetektor (APD fotodetektor) on klasspooljuhtfotoelektrilised seadmedmis tekitavad kokkupõrke ionisatsiooniefekti kaudu suure võimenduse, et saavutada väheste või isegi üksikute footonite tuvastamisvõime. Tavapärastes APD fotodetektorstruktuurides põhjustab aga mittetasakaaluline laengukandjate hajumisprotsess energiakadu, nii et laviini lävipinge peab tavaliselt ulatuma 50–200 V-ni. See seab seadme ajamipingele ja lugemisahela konstruktsioonile suuremad nõudmised, suurendades kulusid ja piirates laiemat kasutamist.
Hiljuti pakkusid Hiina teadlased välja uue struktuuriga lähiinfrapuna laviinidetektori, millel on madal laviini lävipinge ja kõrge tundlikkus. Aatomikihi isedopinguval homosiirdel põhinev laviinifotodetektor lahendab heterosiirdes vältimatu ja liidese defektseisundist tingitud kahjuliku hajumise probleemi. Samal ajal kasutatakse translatsioonisümmeetria rikkumise poolt esile kutsutud tugevat lokaalset "tipp-elektrivälja", et suurendada laengukandjate vahelist Coulombi interaktsiooni, pärssida tasapinnavälist foononrežiimi domineerivat hajumist ja saavutada mittetasakaaluliste laengukandjate kõrge kahekordistamise efektiivsus. Toatemperatuuril on lävienergia teoreetilise piiri Eg lähedal (Eg on pooljuhi keelutsoon) ja infrapuna laviinidetektori tundlikkus on kuni 10 000 footoni tasemel.
See uuring põhineb aatomkihi iselegeeritud volframdiseleniidi (WSe₂) homosiirdel (kahemõõtmeline siirdemetallkalkogeniid, TMD) kui laengukandjate laviinide võimenduskeskkonnal. Ruumilise translatsioonilise sümmeetria rikkumine saavutatakse topograafilise astmelise mutatsiooni kavandamisega, et indutseerida mutandi homosiirde liidesel tugev lokaalne "teraviku" elektriväli.
Lisaks saab aatomi paksus summutada foononirežiimi domineeriva hajumismehhanismi ning realiseerida mittetasakaalulise laengukandja kiirendus- ja korrutusprotsessi väga väikeste kadudega. See viib laviini lävienergia toatemperatuuril teoreetilise piiri lähedale, st pooljuhtmaterjali keelutsooni lähedale. Laviini lävipinget vähendati 50 V-lt 1,6 V-ni, mis võimaldas teadlastel laviini juhtimiseks kasutada küpseid madalpinge digitaalahelaid.fotodetektorsamuti ajami dioodid ja transistorid. See uuring realiseerib mittetasakaalulise laengukandjate energia tõhusa muundamise ja kasutamise madala läviväärtusega laviini korrutamise efekti abil, mis pakub uut perspektiivi järgmise põlvkonna ülitundliku, madala läviväärtusega ja suure võimendusega laviini infrapunase tuvastamise tehnoloogia arendamiseks.
Postituse aeg: 16. aprill 2025