Novofotodetector de alta sensibilidade
Recentemente, uma equipe de pesquisa da Academia Chinesa de Ciências (CAS), com base em materiais de óxido de gálio policristalino rico em gálio (PGR-GaOX), propôs pela primeira vez uma nova estratégia de design para alta sensibilidade e alta velocidade de resposta.fotodetectorpor meio de efeitos piroelétricos e fotocondutivos de interface acoplada, e a pesquisa relevante foi publicada na Advanced Materials. Alta energiadetectores fotoelétricos(para faixas de ultravioleta profundo (DUV) a raios X) são essenciais em vários campos, incluindo segurança nacional, medicina e ciência industrial.
No entanto, os materiais semicondutores atuais, como Si e α-Se, apresentam os problemas de grande corrente de fuga e baixo coeficiente de absorção de raios X, o que dificulta o atendimento às necessidades de detecção de alto desempenho. Em contraste, os materiais semicondutores de óxido de gálio com gap largo (WBG) apresentam grande potencial para detecção fotoelétrica de alta energia. No entanto, devido à inevitável armadilha de nível profundo no lado do material e à falta de projeto eficaz na estrutura do dispositivo, é desafiador realizar detectores de fótons de alta energia de alta sensibilidade e alta velocidade de resposta baseados em semicondutores de gap largo. Para enfrentar esses desafios, uma equipe de pesquisa na China projetou um diodo fotocondutor piroelétrico (PPD) baseado em PGR-GaOX pela primeira vez. Ao acoplar o efeito piroelétrico da interface com o efeito da fotocondutividade, o desempenho da detecção é significativamente aprimorado. O PPD demonstrou alta sensibilidade tanto a DUV quanto a raios X, com taxas de resposta de até 104A/W e 105μC × Gyair-1/cm², respectivamente, mais de 100 vezes superiores às de detectores anteriores feitos de materiais semelhantes. Além disso, o efeito piroelétrico da interface causado pela simetria polar da região de depleção PGR-GaOX pode aumentar a velocidade de resposta do detector em 105 vezes, chegando a 0,1 ms. Comparados aos fotodiodos convencionais, os PPDS autoalimentados produzem ganhos maiores devido aos campos piroelétricos durante a comutação de luz.
Além disso, o PPD pode operar em modo de polarização, onde o ganho é altamente dependente da tensão de polarização, e um ganho ultra-alto pode ser alcançado aumentando a tensão de polarização. O PPD tem grande potencial de aplicação em sistemas de aprimoramento de imagem de baixo consumo de energia e alta sensibilidade. Este trabalho não apenas comprova que o GaOX é um método promissorfotodetector de alta energiamaterial, mas também fornece uma nova estratégia para a realização de fotodetectores de alta energia e alto desempenho.
Horário da publicação: 10 de setembro de 2024