Hege prestaasjes selsridenynfraread fotodetektor
ynfrareadfotodetektorhat de skaaimerken fan sterke anty-ynterferinsjefermogen, sterke doelherkenningsfermogen, operaasje yn alle waarsomstannichheden en goede ferberging. It spilet in hieltyd wichtiger rol yn fjilden lykas medisinen, militêr, romtetechnology en miljeutechnyk. Under harren binne de selsridendefotoelektryske deteksjeIn chip dy't selsstannich kin operearje sûnder in eksterne ekstra stroomfoarsjenning hat in soad omtinken krigen op it mêd fan ynfrareaddeteksje fanwegen syn unike prestaasjes (lykas enerzjy-ûnôfhinklikens, hege gefoelichheid en stabiliteit, ensfh.). Yn tsjinstelling dêrmei hawwe tradisjonele fotoelektryske deteksjechips, lykas ynfrareadchips op basis fan silisium of op basis fan smelle bânbreedte-healgeleiders, net allinich ekstra biasspanningen nedich om de skieding fan fotogenerearre ladingdragers oan te driuwen om fotostreamen te produsearjen, mar hawwe ek ekstra koelsystemen nedich om termyske rûs te ferminderjen en de reaksjefermogen te ferbetterjen. Dêrom is it lestich wurden om te foldwaan oan de nije konsepten en easken fan 'e folgjende generaasje ynfrareaddeteksjechips yn 'e takomst, lykas leech enerzjyferbrûk, lytse grutte, lege kosten en hege prestaasjes.
Koartlyn hawwe ûndersyksteams út Sina en Sweden in nije pin heterojunction sels-oandreaune koarte-weach ynfraread (SWIR) fotoelektryske deteksjechip foarsteld basearre op grafeen nanoband (GNR) films/alumina/ienkristal silisium. Under it kombineare effekt fan it optyske gating-effekt triggerd troch de heterogene ynterface en it ynboude elektryske fjild, demonstrearre de chip ultrahege respons- en deteksjeprestaasjes by nul bias spanning. De fotoelektryske deteksjechip hat in responsrate fan sa heech as 75,3 A/W yn sels-oandreaune modus, in deteksjerate fan 7,5 × 10¹⁴ Jones, en in eksterne kwantumeffisjinsje fan tichtby 104%, wêrtroch't de deteksjeprestaasjes fan itselde type silisium-basearre chips ferbettere wurde mei in rekord fan 7 oarders fan grutte. Derneist binne ûnder de konvinsjonele oandriuwmodus de responsrate, deteksjerate en eksterne kwantumeffisjinsje fan 'e chip allegear sa heech as respektivelik 843 A/W, 10¹⁵ Jones, en 105%, allegear de heechste wearden dy't rapportearre binne yn hjoeddeistich ûndersyk. Underwilens demonstrearre dit ûndersyk ek de praktyske tapassing fan 'e fotoelektryske deteksjechip op it mêd fan optyske kommunikaasje en ynfrareadôfbylding, wêrby't it enoarme tapassingspotinsjeel beklamme waard.
Om de fotoelektryske prestaasjes fan 'e fotodetektor systematysk te bestudearjen op basis fan grafeen-nanobanden /Al₂O₃/ ienkristal silisium, hawwe ûndersikers de statyske (stroom-spanningskurve) en dynamyske karakteristike reaksjes (stroom-tiidskurve) testen. Om de optyske reaksjekarakteristiken fan 'e grafeen-nanoband /Al₂O₃/ monokristallijne silisium heterostruktuer fotodetektor systematysk te evaluearjen ûnder ferskate biasspanningen, hawwe ûndersikers de dynamyske stroomreaksje fan it apparaat metten by 0 V, -1 V, -3 V en -5 V bias, mei in optyske krêftdichtheid fan 8,15 μW/cm². De fotostroom nimt ta mei de omkearde bias en lit in rappe reaksjesnelheid sjen by alle biasspanningen.
Uteinlik hawwe de ûndersikers in ôfbyldingssysteem makke en mei súkses selsbefoardere ôfbylding fan koarte-weach ynfraread berikt. It systeem wurket ûnder nul bias en hat hielendal gjin enerzjyferbrûk. De ôfbyldingskapasiteit fan 'e fotodetektor waard evaluearre mei in swart masker mei it letter "T"-patroan (lykas werjûn yn figuer 1).
Konklúzjend hat dit ûndersyk mei súkses selsoandreaune fotodetektors makke op basis fan grafeen-nanobanden en in rekordbrekkende hege responsrate berikt. Underwilens hawwe de ûndersikers mei súkses de optyske kommunikaasje- en ôfbyldingsmooglikheden fan dit demonstrearre.tige responsive fotodetektorDizze ûndersyksprestaasje biedt net allinich in praktyske oanpak foar de ûntwikkeling fan grafeen-nanolinten en op silisium basearre opto-elektronyske apparaten, mar demonstrearret ek har poerbêste prestaasjes as selsoandreaune koarte-weach ynfraread fotodetektors.
Pleatsingstiid: 28 april 2025