Nuovo fotoDetector ad alta sensibilità

NuovoPhotoDetector ad alta sensibilità

Recentemente, un team di ricerca presso l'Accademia cinese delle scienze (CAS) basato su materiali di ossido di gallio ricchi di gallio (PGR-Gaox) policristallino proposto per la prima volta una nuova strategia di progettazione per alta sensibilità e alta velocità di risposta altaFotoDetectorAttraverso l'interfaccia accoppiata e gli effetti piroelettrici e di fotoconduttività e la ricerca rilevante è stata pubblicata in materiali avanzati. Alta energiaRivelatori fotoelettrici(Per profondi ultravioletti (DUV) alle bande di raggi X) sono fondamentali in una varietà di campi, tra cui la sicurezza nazionale, la medicina e la scienza industriale.

Tuttavia, gli attuali materiali a semiconduttore come SI e α-se hanno i problemi di una grande corrente di perdita e di un basso coefficiente di assorbimento a raggi X, che è difficile soddisfare le esigenze del rilevamento ad alte prestazioni. Al contrario, i materiali di ossido di gallio a semiconduttore a semiconduttore largo (WBG) mostrano un grande potenziale per il rilevamento fotoelettrico ad alta energia. Tuttavia, a causa dell'inevitabile trappola a livello profondo sul lato materiale e alla mancanza di un design efficace sulla struttura del dispositivo, è difficile realizzare un'elevata sensibilità e rilevatori di fotoni ad alta velocità ad alta risposta basati su semiconduttori di gap a banda larga. Per affrontare queste sfide, un team di ricerca in Cina ha progettato un diodo fotoconduttore piroelettrico (PPD) basato per la prima volta su PGR-Gaox. Accoppiando l'effetto piroelettrico dell'interfaccia con l'effetto di fotoconduttività, le prestazioni di rilevamento sono significativamente migliorate. La PPD ha mostrato un'elevata sensibilità ai raggi X e X, con tassi di risposta fino a 104A/W e 105μC × Gyair-1/cm2, rispettivamente, più di 100 volte più alti rispetto ai precedenti rilevatori realizzati con materiali simili. Inoltre, l'effetto piroelettrico dell'interfaccia causata dalla simmetria polare della regione di deplezione di PGR-Gaox può aumentare la velocità di risposta del rivelatore di 105 volte a 0,1 ms. Rispetto ai fotodiodi convenzionali, i PPD in modalità autoalimentati producono guadagni più elevati a causa dei campi piroelettrici durante la commutazione della luce.

Inoltre, la PPD può funzionare in modalità di polarizzazione, in cui il guadagno dipende fortemente dalla tensione di bias e il guadagno ultra-alto può essere ottenuto aumentando la tensione di bias. La PPD ha un grande potenziale di applicazione a basso consumo di energia e sistemi di miglioramento dell'imaging ad alta sensibilità. Questo lavoro non solo dimostra che Gaox è una promettentePhotoDetector ad alta energiaMateriale, ma fornisce anche una nuova strategia per la realizzazione di fotodittori ad alte energie ad alte prestazioni.