Héichleistungs-SelbstfuererInfrarout-Fotodetektor
InfraroutFotodetektorhuet d'Charakteristike vun enger staarker Anti-Interferenz-Fäegkeet, enger staarker Zilerkennungsfäegkeet, engem All-Wieder-Operatiounsprozess a gudder Verdeckung. Et spillt eng ëmmer méi wichteg Roll a Beräicher wéi Medizin, Militär, Weltraumtechnologie an Ëmweltingenieurwesen. Dorënner sinn déi selbstgedriwwenphotoelektresch DetektiounE Chip, deen onofhängeg ouni extern zousätzlech Stroumversuergung funktionéiere kann, huet am Beräich vun der Infraroutdetektioun vill Opmierksamkeet op sech gezunn wéinst senger eenzegaarteger Leeschtung (wéi Energieonofhängegkeet, héich Empfindlechkeet a Stabilitéit, etc.). Am Géigesaz dozou brauchen traditionell photoelektresch Detektiounschips, wéi Silizium-baséiert oder Schmuelbandlück-Hallefleeder-baséiert Infraroutchips, net nëmmen zousätzlech Virspannungen, fir d'Trennung vu photogeneréierten Träger unzedreiwen, fir Photostréim ze produzéieren, mä och zousätzlech Killsystemer, fir den thermesche Geräischer ze reduzéieren an d'Reaktiounsfäegkeet ze verbesseren. Dofir ass et schwéier ginn, déi nei Konzepter an Ufuerderunge vun der nächster Generatioun vun Infraroutdetektiounschips an der Zukunft ze erfëllen, wéi zum Beispill niddrege Stroumverbrauch, kleng Gréisst, niddreg Käschten an héich Leeschtung.
Viru kuerzem hunn Fuerschungsteams aus China a Schweden en neien Pin Heterojunction selbstgedriwwenen Kuerzwelleninfrarout (SWIR) photoelektreschen Detektiounschip proposéiert, deen op Graphen-Nanobänner (GNR) Filmer/Aluminiumoxid/Eenkristallsilizium baséiert. Ënnert dem kombinéierten Effekt vum opteschen Gating-Effekt, deen duerch déi heterogen Interface an dat agebaute elektrescht Feld ausgeléist gëtt, huet de Chip eng ultra-héich Reaktiouns- a Detektiounsleistung bei Null-Bias-Spannung gewisen. De photoelektreschen Detektiounschip huet eng Reaktiounsquote vu bis zu 75,3 A/W am selbstgedriwwene Modus, eng Detektiounsquote vu 7,5 × 10¹⁴ Jones an eng extern Quanteneffizienz vu bal 104%, wat d'Detektiounsleistung vun der selwechter Aart vu Silizium-baséierte Chips ëm e Rekord vu 7 Gréisstenuerdnungen verbessert. Zousätzlech sinn am konventionelle Fuermodus d'Reaktiounsquote, d'Detektiounsquote an d'extern Quanteneffizienz vum Chip all bis zu 843 A/W, 10¹⁵ Jones an 105% héich, wat all déi héchst Wäerter sinn, déi an der aktueller Fuerschung gemellt goufen. Mëttlerweil huet dës Fuerschung och déi praktesch Uwendung vum photoelektreschen Detektiounschip an de Beräicher vun der optescher Kommunikatioun an der Infraroutbildgebung demonstréiert, wat säi grousst Uwendungspotenzial ervirgehuewen huet.
Fir d'photoelektresch Leeschtung vum Photodetektor op Basis vu Graphen-Nanobänner /Al₂O₃/ Eenkristallsilizium systematesch ze studéieren, hunn d'Fuerscher seng statesch (Stroum-Spannungs-Kurve) an dynamesch Charakteristikreaktiounen (Stroum-Zäit-Kurve) getest. Fir d'optesch Reaktiounscharakteristike vum Graphen-Nanobänner /Al₂O₃/ monokristallinem Silizium Heterostruktur-Fotodetektor systematesch ënner verschiddene Virspannungsspannungen ze evaluéieren, hunn d'Fuerscher déi dynamesch Stroumreaktioun vum Apparat bei 0 V, -1 V, -3 V an -5 V Virspannungen gemooss, mat enger optescher Leeschtungsdicht vun 8,15 μW/cm². De Photostroum klëmmt mat der Réckverstäerkung a weist eng séier Reaktiounsgeschwindegkeet bei alle Virspannungsspannungen.
Schlussendlech hunn d'Fuerscher en Imaging-System fabrizéiert an erfollegräich eng selbstbetriwwen Imaging vu Kuerzwelleninfrarout erreecht. De System funktionéiert ënner Null-Bias a verbraucht guer keen Energie. D'Imaging-Fäegkeet vum Photodetektor gouf mat enger schwaarzer Mask mam Buschtaf "T"-Muster evaluéiert (wéi an der Figur 1 gewisen).
Schlussendlech huet dës Fuerschung erfollegräich selwerbetriwwe Photodetekteren op Basis vu Graphen-Nanobänner hiergestallt an eng rekordhéich Äntwertquote erreecht. Mëttlerweil hunn d'Fuerscher erfollegräich d'optesch Kommunikatiouns- a Bildgebungsfäegkeete vun dësem demonstréiert.héich reaktiounsfäege PhotodetektorDës Fuerschungsleeschtung bitt net nëmmen e prakteschen Usaz fir d'Entwécklung vu Graphen-Nanobänner an op Silizium-baséierten optoelektroneschen Apparater, mä weist och hir exzellent Leeschtung als selwerbetriwwen Kuerzwellen-Infrarout-Photodetekteren.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 28. Abrëll 2025