Hoëprestasie selfgedreweinfrarooi fotodetektor
infrarooifotodetektorhet die eienskappe van sterk anti-interferensievermoë, sterk teikenherkenningsvermoë, alleweer-werking en goeie verberging. Dit speel 'n toenemend belangrike rol in velde soos medisyne, militêre, ruimtetegnologie en omgewingsingenieurswese. Onder hulle is die selfgedrewefotoëlektriese opsporing'n Skyfie wat onafhanklik kan werk sonder 'n eksterne bykomende kragtoevoer, het uitgebreide aandag getrek op die gebied van infrarooi-opsporing as gevolg van sy unieke werkverrigting (soos energie-onafhanklikheid, hoë sensitiwiteit en stabiliteit, ens.). In teenstelling hiermee benodig tradisionele foto-elektriese opsporingskyfies, soos silikon-gebaseerde of smalbandgaping-halfgeleier-gebaseerde infrarooiskyfies, nie net bykomende voorspanningspannings om die skeiding van fotogegenereerde draers aan te dryf om fotostrome te produseer nie, maar benodig ook bykomende verkoelingstelsels om termiese geraas te verminder en responsiwiteit te verbeter. Daarom het dit moeilik geword om in die toekoms aan die nuwe konsepte en vereistes van die volgende generasie infrarooi-opsporingskyfies te voldoen, soos lae kragverbruik, klein grootte, lae koste en hoë werkverrigting.
Onlangs het navorsingspanne van China en Swede 'n nuwe pen-heterojunksie selfgedrewe kortgolf infrarooi (SWIR) fotoëlektriese opsporingskyfie voorgestel, gebaseer op grafeen-nanolint (GNR) films/alumina/enkelkristal silikon. Onder die gekombineerde effek van die optiese poorteffek wat deur die heterogene koppelvlak en die ingeboude elektriese veld veroorsaak word, het die skyfie ultra-hoë reaksie- en opsporingsprestasie by nul-voorspanning getoon. Die fotoëlektriese opsporingskyfie het 'n reaksiekoers van so hoog as 75.3 A/W in selfgedrewe modus, 'n opsporingskoers van 7.5 × 10¹⁴ Jones, en 'n eksterne kwantumdoeltreffendheid van naby 104%, wat die opsporingsprestasie van dieselfde tipe silikon-gebaseerde skyfies met 'n rekord van 7 ordes van grootte verbeter. Boonop is die skyfie se reaksiekoers, opsporingskoers en eksterne kwantumdoeltreffendheid onder die konvensionele aandryfmodus almal so hoog as onderskeidelik 843 A/W, 10¹⁵ Jones en 105%, wat almal die hoogste waardes is wat in huidige navorsing gerapporteer is. Intussen het hierdie navorsing ook die werklike toepassing van die fotoëlektriese opsporingskyfie op die gebied van optiese kommunikasie en infrarooibeelding gedemonstreer, wat die enorme toepassingspotensiaal daarvan beklemtoon.
Om die fotoëlektriese werkverrigting van die fotodetektor gebaseer op grafeen-nano-lint /Al₂O₃/ enkelkristal silikon sistematies te bestudeer, het navorsers die statiese (stroom-spanningskurwe) en dinamiese kenmerkende reaksies (stroom-tyd-kurwe) getoets. Om die optiese reaksie-eienskappe van die grafeen-nano-lint /Al₂O₃/ monokristallyne silikon heterostruktuur fotodetektor sistematies onder verskillende voorspanningspannings te evalueer, het navorsers die dinamiese stroomrespons van die toestel gemeet by 0 V, -1 V, -3 V en -5 V voorspanning, met 'n optiese drywingsdigtheid van 8.15 μW/cm². Die fotostroom neem toe met die omgekeerde voorspanning en toon 'n vinnige reaksiespoed by alle voorspanningspannings.
Laastens het die navorsers 'n beeldvormingstelsel vervaardig en suksesvol selfaangedrewe beeldvorming van kortgolf-infrarooi bereik. Die stelsel werk onder nul-voorspanning en het glad geen energieverbruik nie. Die beeldvormingsvermoë van die fotodetektor is geëvalueer met behulp van 'n swart masker met die letter "T"-patroon (soos getoon in Figuur 1).
Ten slotte het hierdie navorsing suksesvol selfaangedrewe fotodetektors vervaardig gebaseer op grafeen-nano-linte en 'n rekordbrekende hoë reaksiekoers behaal. Intussen het die navorsers die optiese kommunikasie- en beeldvormingsvermoëns hiervan suksesvol gedemonstreer.hoogs responsiewe fotodetektorHierdie navorsingsprestasie bied nie net 'n praktiese benadering vir die ontwikkeling van grafeen-nanolinten en silikon-gebaseerde opto-elektroniese toestelle nie, maar demonstreer ook hul uitstekende prestasie as selfaangedrewe kortgolf-infrarooi fotodetektors.
Plasingstyd: 28 Apr-2025