Noufotodetector d'alta sensibilitat
Recentment, un equip de recerca de l'Acadèmia Xinesa de les Ciències (CAS) basat en materials policristal·lins d'òxid de gal·li rics en gal·li (PGR-GaOX) ha proposat per primera vegada una nova estratègia de disseny per a una alta sensibilitat i una alta velocitat de resposta.fotodetectora través d'efectes piroelèctrics i fotoconductivitat d'interfície acoblada, i la investigació pertinent es va publicar a Advanced Materials. Alta energiadetectors fotoelèctrics(per a bandes d'ultraviolat profund (DUV) a raigs X) són fonamentals en diversos camps, com ara la seguretat nacional, la medicina i la ciència industrial.
Tanmateix, els materials semiconductors actuals com el Si i l'α-Se presenten problemes de gran corrent de fuita i baix coeficient d'absorció de raigs X, cosa que dificulta les necessitats de detecció d'alt rendiment. En canvi, els materials semiconductors d'òxid de gal·li de banda ampla (WBG) mostren un gran potencial per a la detecció fotoelèctrica d'alta energia. Tanmateix, a causa de la inevitable trampa de nivell profund al costat del material i la manca d'un disseny eficaç en l'estructura del dispositiu, és difícil aconseguir detectors de fotons d'alta energia d'alta sensibilitat i alta velocitat de resposta basats en semiconductors de banda ampla. Per abordar aquests reptes, un equip de recerca a la Xina ha dissenyat per primera vegada un díode fotoconductor piroelèctric (PPD) basat en PGR-GaOX. En combinar l'efecte piroelèctric de la interfície amb l'efecte de fotoconductivitat, el rendiment de detecció millora significativament. El PPD va mostrar una alta sensibilitat tant als DUV com als raigs X, amb taxes de resposta de fins a 104A/W i 105μC×Gyair-1/cm2, respectivament, més de 100 vegades superiors als detectors anteriors fets de materials similars. A més, l'efecte piroelèctric d'interfície causat per la simetria polar de la regió d'esgotament PGR-GaOX pot augmentar la velocitat de resposta del detector en 105 vegades, fins a 0,1 ms. En comparació amb els fotodíodes convencionals, els PPDS en mode autoalimentat produeixen guanys més alts a causa dels camps piroelèctrics durant la commutació de la llum.
A més, el PPD pot funcionar en mode de polarització, on el guany depèn en gran mesura del voltatge de polarització, i es pot aconseguir un guany ultra alt augmentant el voltatge de polarització. El PPD té un gran potencial d'aplicació en sistemes de millora d'imatges de baix consum d'energia i alta sensibilitat. Aquest treball no només demostra que GaOX és un producte prometedorfotodetector d'alta energiamaterial, però també proporciona una nova estratègia per a la realització d'fotodetectors d'alt rendiment i alta energia.
Data de publicació: 10 de setembre de 2024