Yüksək performanslı öz-özünə idarə olunaninfraqırmızı fotodetektor
infraqırmızıfotodetektorgüclü müdaxilə əleyhinə qabiliyyət, güclü hədəf tanıma qabiliyyəti, bütün hava şəraitində işləmə və yaxşı gizlətmə xüsusiyyətlərinə malikdir. Tibb, hərbi, kosmik texnologiya və ətraf mühit mühəndisliyi kimi sahələrdə getdikcə daha vacib rol oynayır. Bunların arasında özünüidarəetməfotoelektrik aşkarlamaXarici əlavə enerji təchizatı olmadan müstəqil şəkildə işləyə bilən çip, özünəməxsus performansına (məsələn, enerji müstəqilliyi, yüksək həssaslıq və sabitlik və s.) görə infraqırmızı aşkarlama sahəsində geniş diqqət çəkmişdir. Bunun əksinə olaraq, silikon əsaslı və ya dar zolaqlı yarımkeçirici əsaslı infraqırmızı çiplər kimi ənənəvi fotoelektrik aşkarlama çipləri, foto cərəyanlar yaratmaq üçün fotogenerasiya olunmuş daşıyıcıların ayrılmasını təmin etmək üçün əlavə qərəzli gərginliklər tələb etməklə yanaşı, istilik səs-küyünü azaltmaq və cavabdehliyi artırmaq üçün əlavə soyutma sistemlərinə də ehtiyac duyur. Buna görə də, gələcəkdə infraqırmızı aşkarlama çiplərinin yeni nəslinin aşağı enerji istehlakı, kiçik ölçü, aşağı qiymət və yüksək performans kimi yeni konsepsiyalarını və tələblərini qarşılamaq çətinləşmişdir.
Bu yaxınlarda Çin və İsveçdən olan tədqiqat qrupları qrafen nanolent (GNR) filmləri/alüminium oksidi/tək kristal silikona əsaslanan yeni bir pin heterokeçidli öz-özünə işləyən qısa dalğalı infraqırmızı (SWIR) fotoelektrik aşkarlama çipi təklif etdilər. Heterogen interfeys və daxili elektrik sahəsi tərəfindən tetiklenen optik qapı effektinin birləşmiş təsiri altında çip sıfır qərəzli gərginlikdə ultra yüksək cavab və aşkarlama performansı nümayiş etdirdi. Fotoelektrik aşkarlama çipinin öz-özünə işləyən rejimdə 75,3 A/W-a qədər A cavab sürəti, 7,5 × 10¹⁴ Jones aşkarlama sürəti və 104%-ə yaxın xarici kvant səmərəliliyi eyni tipli silikon əsaslı çiplərin aşkarlama performansını rekord dərəcədə 7 dəfə artıraraq 843 A/W, 10¹⁵ Jones və 105%-ə qədər yüksəkdir ki, bunların hamısı cari tədqiqatlarda bildirilən ən yüksək dəyərlərdir. Bundan əlavə, ənənəvi idarəetmə rejimində çipin cavab sürəti, aşkarlama sürəti və xarici kvant səmərəliliyi müvafiq olaraq 843 A/W, 10¹⁵ Jones və 105%-ə qədər yüksəkdir ki, bunların hamısı cari tədqiqatlarda bildirilən ən yüksək dəyərlərdir. Bu arada, bu tədqiqat həmçinin fotoelektrik aşkarlama çipinin optik rabitə və infraqırmızı görüntüləmə sahələrində real tətbiqini nümayiş etdirdi və onun böyük tətbiq potensialını vurğuladı.
Qrafen nanolentləri /Al₂O₃/ tək kristal silikon əsasında fotodetektorun fotoelektrik performansını sistematik şəkildə öyrənmək üçün tədqiqatçılar onun statik (cərəyan-gərginlik əyrisi) və dinamik xarakteristik reaksiyalarını (cərəyan-zaman əyrisi) sınaqdan keçirdilər. Qrafen nanolentləri /Al₂O₃/ monokristal silikon heterostrukturlu fotodetektorun optik reaksiya xüsusiyyətlərini müxtəlif qərəz gərginlikləri altında sistematik şəkildə qiymətləndirmək üçün tədqiqatçılar cihazın dinamik cərəyan reaksiyasını 0 V, -1 V, -3 V və -5 V qərəzlərində, optik güc sıxlığı 8,15 μVt/sm² olmaqla ölçdülər. Fotocərəyan tərs qərəzlə artır və bütün qərəz gərginliklərində sürətli reaksiya sürəti göstərir.
Nəhayət, tədqiqatçılar bir görüntüləmə sistemi hazırladılar və qısa dalğalı infraqırmızı şüalanmanın öz-özünə işləyən görüntüləməsini uğurla əldə etdilər. Sistem sıfır qərəz altında işləyir və heç bir enerji istehlakı yoxdur. Fotodetektorun görüntüləmə qabiliyyəti "T" hərfi naxışlı qara maska istifadə edilərək qiymətləndirildi (Şəkil 1-də göstərildiyi kimi).
Nəticə olaraq, bu tədqiqat qrafen nanolentlərə əsaslanan öz-özünə işləyən fotodetektorları uğurla hazırlamış və rekord dərəcədə yüksək cavab dərəcəsinə nail olmuşdur. Bu arada, tədqiqatçılar bunun optik rabitə və görüntüləmə imkanlarını uğurla nümayiş etdirmişlər.yüksək həssas fotodetektorBu tədqiqat nailiyyəti qrafen nanolentlərinin və silikon əsaslı optoelektron cihazların inkişafı üçün praktik bir yanaşma təmin etməklə yanaşı, həm də öz-özünə işləyən qısa dalğalı infraqırmızı fotodetektorlar kimi əla performanslarını nümayiş etdirir.
Yazı vaxtı: 28 aprel 2025