Yüksək performanslı özünü idarə edəninfraqırmızı fotodetektor
infraqırmızıfotodetektorgüclü anti-müdaxilə qabiliyyəti, 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 mühüm rol oynayır. Onların arasında özünü idarə edənlər də varfotoelektrik aşkarlamaXarici əlavə enerji təchizatı olmadan müstəqil işləyə bilən çip unikal performansına (məsələn, enerji müstəqilliyi, yüksək həssaslıq və sabitlik və s.) görə infraqırmızı aşkarlama sahəsində geniş diqqəti cəlb etmişdir. Bunun əksinə olaraq, ənənəvi fotoelektrik aşkarlama çipləri, məsələn, silikon əsaslı və ya dar zolaqlı yarımkeçirici əsaslı infraqırmızı çiplər, foto cərəyanlar istehsal etmək üçün fotogenerasiya edilmiş daşıyıcıların ayrılmasını idarə etmək üçün əlavə əyilmə gərginlikləri tələb etmir, həm də istilik səs-küyünü azaltmaq və həssaslığı yaxşılaşdırmaq üçün əlavə soyutma sistemlərinə ehtiyac duyur. Buna görə də, gələcəkdə yeni nəsil infraqırmızı aşkarlama çiplərinin aşağı enerji istehlakı, kiçik ölçülü, aşağı qiymət və yüksək performans kimi yeni konsepsiya və tələblərinə cavab vermək çətinləşdi.
Bu yaxınlarda Çin və İsveçdən olan tədqiqat qrupları qrafen nanoribbon (GNR) filmləri/alüminium oksidi/tək kristal silisium əsasında yeni pin heteroqovşaqlı özünü idarə edən qısa dalğalı infraqırmızı (SWIR) fotoelektrik aşkarlama çipi təklif etdilər. Heterojen interfeys və daxili elektrik sahəsinin yaratdığı optik qapı effektinin birgə təsiri altında çip sıfır gərginlikdə ultra yüksək reaksiya və aşkarlama performansı nümayiş etdirdi. Fotoelektrik aşkarlama çipi, özünü idarə edən rejimdə 75,3 A/Vt-a qədər yüksək cavab sürətinə, 7,5 × 10¹⁴ Jones aşkarlama dərəcəsinə və 104%-ə yaxın xarici kvant səmərəliliyinə malikdir və eyni tipli silikon əsaslı çiplərin aşkarlanması performansını rekord 7 böyüklük dərəcəsi ilə yaxşılaşdırır. Bundan əlavə, ənənəvi sürücü rejimində çipin cavab sürəti, aşkarlama sürəti və xarici kvant səmərəliliyi müvafiq olaraq 843 A/W, 10¹⁵ Jones və 105%-ə qədər yüksəkdir, bunların hamısı cari tədqiqatda bildirilmiş ən yüksək dəyərlərdir. Eyni zamanda, bu tədqiqat fotoelektrik aşkarlama çipinin optik rabitə və infraqırmızı görüntüləmə sahələrində real dünyada tətbiqini nümayiş etdirdi və onun böyük tətbiq potensialını vurğuladı.
Qrafen nanoribonları /Al₂O₃/ monokristal silisiumuna əsaslanan fotodetektorun fotoelektrik performansını sistemli şəkildə öyrənmək üçün tədqiqatçılar onun statik (cari gərginlik əyrisi) və dinamik xarakteristik reaksiyalarını (cari zaman əyrisi) sınaqdan keçirdilər. Qrafen nanoribon /Al₂O₃/ monokristal silisium heterostruktur fotodetektorunun optik reaksiya xüsusiyyətlərini sistematik şəkildə qiymətləndirmək üçün müxtəlif əyilmə gərginlikləri altında tədqiqatçılar cihazın dinamik cərəyan reaksiyasını 0 V, -1 V, -3 V və -5 V əyilmələrdə, optik güc sıxlığı μW/sm² ilə ölçdülər. Foto cərəyan tərs meyllə artır və bütün əyilmə gərginliklərində sürətli cavab sürəti göstərir.
Nəhayət, tədqiqatçılar görüntüləmə sistemi hazırladılar və qısa dalğalı infraqırmızı şüaların öz-özünə işləyən təsvirini uğurla əldə etdilər. Sistem sıfır qərəzlə işləyir və ümumiyyətlə enerji sərfiyyatı yoxdur. Fotodetektorun təsvir qabiliyyəti “T” hərfi naxışlı qara maskadan istifadə etməklə qiymətləndirilib (Şəkil 1-də göstərildiyi kimi).
Nəticə olaraq, bu tədqiqat qrafen nanoribbonlarına əsaslanan öz-özünə işləyən fotodetektorları uğurla hazırladı və rekord qıran yüksək cavab nisbətinə nail oldu. Bu arada, tədqiqatçılar bunun optik rabitə və görüntüləmə imkanlarını uğurla nümayiş etdirdilər.yüksək reaksiya verən fotodetektor. Bu tədqiqat nailiyyəti təkcə qrafen nanoribonların və silikon əsaslı optoelektronik cihazların inkişafı üçün praktiki yanaşma təmin etmir, həm də onların öz gücü ilə işləyən qısa dalğalı infraqırmızı fotodetektorlar kimi əla performansını nümayiş etdirir.
Göndərmə vaxtı: 28 aprel 2025-ci il