Nou fotodetector d'alta sensibilitat
Recentment, un equip d'investigació de l'Acadèmia Xinesa de Ciències (CAS) basat en materials d'òxid de gal·li policristal·lí rics en gal·li (PGR-GaOX) va proposar per primera vegada una nova estratègia de disseny per a un fotodetector d'alta sensibilitat i alta velocitat de resposta mitjançant una interfície piroelèctrica acoblada. i efectes de fotoconductivitat, i la investigació rellevant es va publicar a Advanced Materials. Els detectors fotoelèctrics d'alta energia (per a l'ultraviolat profund (DUV) a bandes de raigs X) són crítics en diversos camps, com ara la seguretat nacional, la medicina i la ciència industrial.
Tanmateix, els materials semiconductors actuals, com ara Si i α-Se, tenen els problemes de gran corrent de fuga i un baix coeficient d'absorció de raigs X, que és difícil de satisfer les necessitats de detecció d'alt rendiment. En canvi, els materials d'òxid de gal·li semiconductors de banda ampla (WBG) mostren un gran potencial per a la detecció fotoelèctrica d'alta energia. Tanmateix, a causa de l'inevitable trampa de nivell profund del costat del material i la manca d'un disseny eficaç a 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 d'investigació 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 es millora significativament. El PPD va mostrar una alta sensibilitat tant al DUV com als raigs X, amb taxes de resposta de fins a 104A/W i 105μC × Gyair-1/cm2, respectivament, més de 100 vegades més que els detectors anteriors fets amb materials similars. A més, l'efecte piroelèctric de la 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 elevats a causa dels camps piroelèctrics durant la commutació de la llum.
A més, PPD pot funcionar en mode de polarització, on el guany depèn molt de la tensió de polarització, i es pot aconseguir un guany molt alt augmentant la tensió de polarització. 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 material fotodetector d'alta energia prometedor, sinó que també proporciona una nova estratègia per a la realització de fotodetectors d'alta energia d'alt rendiment.
Hora de publicació: 10-set-2024