Новыйвысокочувствительный фотодетектор
Недавно исследовательская группа Китайской академии наук (CAS) впервые предложила новую стратегию проектирования, обеспечивающую высокую чувствительность и высокую скорость отклика, на основе поликристаллических материалов на основе оксида галлия с высоким содержанием галлия (PGR-GaOX).фотодетекторчерез сопряженные эффекты пироэлектричества и фотопроводимости интерфейса, и соответствующее исследование было опубликовано в журнале Advanced Materials. Высокоэнергетическийфотоэлектрические детекторы(от глубокого ультрафиолета (DUV) до рентгеновского диапазона) имеют решающее значение в различных областях, включая национальную безопасность, медицину и промышленную науку.
Однако современные полупроводниковые материалы, такие как Si и α-Se, имеют проблемы с большим током утечки и низким коэффициентом поглощения рентгеновского излучения, что затрудняет удовлетворение потребностей высокопроизводительного обнаружения. Напротив, широкозонные (WBG) полупроводниковые материалы на основе оксида галлия демонстрируют большой потенциал для высокоэнергетического фотоэлектрического обнаружения. Однако из-за неизбежной глубокой ловушки на стороне материала и отсутствия эффективной конструкции в структуре устройства сложно реализовать высокочувствительные и быстродействующие детекторы высокоэнергетических фотонов на основе широкозонных полупроводников. Для решения этих проблем исследовательская группа в Китае впервые разработала пироэлектрический фотопроводящий диод (PPD) на основе PGR-GaOX. Благодаря объединению пироэлектрического эффекта интерфейса с эффектом фотопроводимости эффективность обнаружения значительно улучшается. PPD показал высокую чувствительность как к DUV, так и к рентгеновскому излучению, с показателями отклика до 104 А/Вт и 105 мкКл×Гяир-1/см2 соответственно, что более чем в 100 раз выше, чем у предыдущих детекторов из аналогичных материалов. Кроме того, пироэлектрический эффект интерфейса, вызванный полярной симметрией области обеднения PGR-GaOX, может увеличить скорость отклика детектора в 105 раз до 0,1 мс. По сравнению с обычными фотодиодами, PPDS с автономным питанием обеспечивают более высокие коэффициенты усиления за счет пироэлектрических полей во время переключения света.
Кроме того, PPD может работать в режиме смещения, где усиление сильно зависит от напряжения смещения, и сверхвысокое усиление может быть достигнуто путем увеличения напряжения смещения. PPD имеет большой потенциал применения в системах улучшения изображений с низким потреблением энергии и высокой чувствительностью. Эта работа не только доказывает, что GaOX является перспективнымвысокоэнергетический фотодетекторматериала, но и обеспечивает новую стратегию для создания высокопроизводительных фотодетекторов высокой энергии.
Время публикации: 10-сен-2024