Nova investigació sobre fotodetector d'allaus de baixa dimensió
La detecció d'alta sensibilitat de tecnologies de pocs fotons o fins i tot de fotó únic té importants perspectives d'aplicació en camps com la imatge amb poca llum, la teledetecció i la telemetria, així com la comunicació quàntica. Entre ells, els fotodetectors d'allaus (APD) s'han convertit en una direcció important en el camp de la investigació de dispositius optoelectrònics a causa de la seva petita mida, alta eficiència i fàcil integració. La relació senyal-soroll (SNR) és un indicador important del fotodetector APD, que requereix un guany elevat i un corrent de foscor baix. La investigació sobre heterojuncions de van der Waals de materials bidimensionals (2D) mostra àmplies perspectives en el desenvolupament d'APD d'alt rendiment. Investigadors de la Xina van seleccionar el material semiconductor bidimensional bipolar WSe₂ com a material fotosensible i van preparar acuradament l'estructura Pt/WSe₂/Ni.Fotodetector APDamb la millor funció de treball d'adaptació per resoldre el problema inherent de soroll de guany de l'APD tradicional.
Els investigadors han proposat unafotodetector d'allausbasat en l'estructura Pt/WSe₂/Ni, aconseguint una detecció altament sensible de senyals de llum extremadament febles al nivell fW a temperatura ambient. Van seleccionar el material semiconductor bidimensional WSe₂, que té excel·lents propietats elèctriques, i el van combinar amb materials d'elèctrodes de Pt i Ni per desenvolupar amb èxit un nou tipus de fotodetector d'allaus. En optimitzar amb precisió la coincidència de la funció de treball entre Pt, WSe₂ i Ni, es va dissenyar un mecanisme de transport que pot bloquejar eficaçment els portadors foscos alhora que permet selectivament el pas dels portadors fotogenerats. Aquest mecanisme redueix significativament l'excés de soroll causat per la ionització per impacte del portador, permetent que el fotodetector aconsegueixi una detecció de senyal òptic altament sensible a un nivell de soroll extremadament baix.
Aquest estudi demostra el paper crucial de l'enginyeria de materials i l'optimització d'interfícies en la millora del rendiment defotodetectorsMitjançant un disseny enginyós d'elèctrodes i materials bidimensionals, es va aconseguir l'efecte de blindatge dels portadors foscos, reduint significativament la interferència de soroll i millorant encara més l'eficiència de detecció. El rendiment d'aquest detector no només es reflecteix en les seves característiques fotoelèctriques, sinó que també té àmplies perspectives d'aplicació. Amb el seu bloqueig eficaç del corrent fosc a temperatura ambient i l'absorció eficient dels portadors fotogenerats, aquest fotodetector és especialment adequat per a la detecció de senyals de llum febles en camps com la monitorització ambiental, l'observació astronòmica i la comunicació òptica. Aquest assoliment de recerca no només proporciona noves idees per al desenvolupament de fotodetectors de materials de baixa dimensionalitat, sinó que també ofereix noves referències per a la futura investigació i desenvolupament de dispositius optoelectrònics d'alt rendiment i baixa potència.
Data de publicació: 27 d'agost de 2025