Niddreg-Schwell-InfraroutLawinen-Fotodetektor
Den Infrarout-Lawinen-Fotodetektor (APD-Fotodetektor) ass eng Klass vunphotoelektresch Hallefleiterapparaterdéi en héije Gewënn duerch e Kollisiounsioniséierungseffekt produzéieren, fir d'Detektiounsfäegkeet vu wéinege Photonen oder souguer eenzele Photonen z'erreechen. Wéi och ëmmer, a konventionellen APD-Fotodetektorstrukturen féiert den net-gläichgewiichtsträgerstreuungsprozess zu Energieverloscht, sou datt d'Lawineschwellspannung normalerweis 50-200 V muss erreechen. Dëst stellt méi héich Ufuerderungen un d'Undriffsspannung an den Ausliesschaltkreesdesign vum Apparat, wat d'Käschte erhéicht a méi breet Uwendungen limitéiert.
Rezent huet chinesesch Fuerschung eng nei Struktur vun engem Lawinen-Nahinfrarout-Detektor mat enger gerénger Lawinen-Schwellspannung a héijer Empfindlechkeet virgeschloen. Baséierend op der Selbstdotierung vun der Atomschicht léist de Lawinen-Fotodetektor déi schiedlech Streuung, déi duerch en Interface-Defektzoustand induzéiert gëtt, wat an der Heterojunktioun onvermeidbar ass. Gläichzäiteg gëtt dat staarkt lokalt "Peak"-elektrescht Feld, dat duerch d'Ënnerbriechung vun der Translatiounssymmetrie induzéiert gëtt, benotzt fir d'Coulomb-Interaktioun tëscht den Träger ze verbesseren, d'off-plane Phonon-Modus-dominéiert Streuung z'ënnerdrécken an eng héich Verdueblungseffizienz vun net-Gläichgewiichtsträger z'erreechen. Bei Raumtemperatur ass d'Schwellenergie no bei der theoretescher Limit Eg (Eg ass d'Bandlück vum Hallefleeder) an d'Detektiounsempfindlechkeet vum Infrarout-Lawinendetektor ass bis zu engem Niveau vun 10000 Photonen.
Dës Studie baséiert op der Atomschicht-selbstdotierter Wolfram-Diselenid (WSe₂)-Homojunction (zweedimensional Iwwergangsmetallchalcogenid, TMD) als Verstärkungsmedium fir Ladungsträgerlawinen. D'Ënnerbriechung vun der raimlecher Translationssymmetrie gëtt erreecht andeems eng Topographie-Schrëttmutatioun entwéckelt gëtt, fir e staarkt lokalt "Spike"-elektrescht Feld op der Grenzfläche vun der mutanter Homojunction ze induzéieren.
Zousätzlech kann d'Atomdéckt de Streumechanismus, dee vum Phononmodus dominéiert gëtt, ënnerdrécken, an de Beschleunigungs- a Multiplikatiounsprozess vun engem net-Gläichgewiichtsträger mat ganz niddrege Verloschter realiséieren. Dëst bréngt d'Lawineschwellenergie bei Raumtemperatur no bei der theoretescher Limit, also der Bandlück vum Hallefleedermaterial, z.B. D'Lawineschwellspannung gouf vu 50 V op 1,6 V reduzéiert, sou datt d'Fuerscher reif digital Nidderspannungsschaltkreesser benotze konnten, fir d'Lawin unzedreiwen.Fotodetektorsouwéi Dioden an Transistoren unzedreiwen. Dës Studie realiséiert déi effizient Konversioun an Notzung vun net-Gläichgewiichtsträgerenergie duerch den Design vun engem Low-Schwell-Lawinen-Multiplikatiounseffekt, wat eng nei Perspektiv fir d'Entwécklung vun der nächster Generatioun vun héichempfindlecher, niddreger Schwell an héijer Gewannstärkungstechnologie fir d'Lawinen-Infraroutdetektioun bitt.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 16. Abrëll 2025