დაბალი განზომილების ზვავის ფოტოდეტექტორის ახალი კვლევა

დაბალი განზომილების ზვავის ფოტოდეტექტორის ახალი კვლევა

რამდენიმე ან თუნდაც ერთფოტონიანი ტექნოლოგიების მაღალი მგრძნობელობის აღმოჩენას მნიშვნელოვანი პერსპექტივები აქვს ისეთ სფეროებში, როგორიცაა დაბალი განათების ვიზუალიზაცია, დისტანციური ზონდირება და ტელემეტრია, ასევე კვანტური კომუნიკაცია. მათ შორის, ზვავის ფოტოდეტექტორები (APD) ოპტოელექტრონული მოწყობილობების კვლევის სფეროში მნიშვნელოვან მიმართულებად იქცა მათი მცირე ზომის, მაღალი ეფექტურობისა და მარტივი ინტეგრაციის გამო. სიგნალი-ხმაურის თანაფარდობა (SNR) APD ფოტოდეტექტორის მნიშვნელოვანი ინდიკატორია, რომელიც მოითხოვს მაღალ გაძლიერებას და დაბალ ბნელ დენს. ორგანზომილებიანი (2D) მასალის ვან დერ ვაალის ჰეტეროშეერთებების კვლევა ფართო პერსპექტივებს აჩვენებს მაღალი ხარისხის APD-ების შემუშავებაში. ჩინეთიდან მკვლევარებმა ფოტომგრძნობიარე მასალად ბიპოლარული ორგანზომილებიანი ნახევარგამტარული მასალა WSe₂ აირჩიეს და ფრთხილად მოამზადეს Pt/WSe₂/Ni სტრუქტურა.APD ფოტოდეტექტორისაუკეთესო შესაბამისობის სამუშაო ფუნქციით, რათა გადაჭრას ტრადიციული APD-სთვის დამახასიათებელი გაძლიერების ხმაურის პრობლემა.

მკვლევარებმა შემოგვთავაზესზვავის ფოტოდეტექტორიPt/WSe₂/Ni სტრუქტურაზე დაყრდნობით, მიაღწიეს უკიდურესად სუსტი სინათლის სიგნალების მაღალმგრძნობიარე აღმოჩენას fW დონეზე ოთახის ტემპერატურაზე. მათ შეარჩიეს ორგანზომილებიანი ნახევარგამტარული მასალა WSe₂, რომელსაც აქვს შესანიშნავი ელექტრული თვისებები და გააერთიანეს იგი Pt და Ni ელექტროდის მასალებთან, რათა წარმატებით შეექმნათ ახალი ტიპის ზვავის ფოტოდეტექტორი. Pt, WSe₂ და Ni-ს შორის სამუშაო ფუნქციის შესაბამისობის ზუსტი ოპტიმიზაციის გზით, შეიქმნა ტრანსპორტირების მექანიზმი, რომელსაც შეუძლია ეფექტურად დაბლოკოს ბნელი მატარებლები და შერჩევით დაუშვას ფოტოგენერირებული მატარებლების გავლა. ეს მექანიზმი მნიშვნელოვნად ამცირებს მატარებლების დარტყმითი იონიზაციით გამოწვეულ ზედმეტ ხმაურს, რაც საშუალებას აძლევს ფოტოდეტექტორს მიაღწიოს მაღალმგრძნობიარე ოპტიკური სიგნალის აღმოჩენას უკიდურესად დაბალ ხმაურის დონეზე.

ეს კვლევა აჩვენებს მასალების ინჟინერიისა და ინტერფეისის ოპტიმიზაციის გადამწყვეტ როლს მუშაობის გაუმჯობესებაში.ფოტოდეტექტორებიელექტროდებისა და ორგანზომილებიანი მასალების გენიალური დიზაინის წყალობით, მიღწეული იქნა მუქი მატარებლების დამცავი ეფექტი, რამაც მნიშვნელოვნად შეამცირა ხმაურის ჩარევა და კიდევ უფრო გააუმჯობესა აღმოჩენის ეფექტურობა. ამ დეტექტორის მუშაობა არა მხოლოდ მის ფოტოელექტრულ მახასიათებლებში აისახება, არამედ ფართო გამოყენების პერსპექტივებიც აქვს. ოთახის ტემპერატურაზე მუქი დენის ეფექტური ბლოკირებით და ფოტოგენერირებული მატარებლების ეფექტური შთანთქმით, ეს ფოტოდეტექტორი განსაკუთრებით შესაფერისია სუსტი სინათლის სიგნალების აღმოსაჩენად ისეთ სფეროებში, როგორიცაა გარემოს მონიტორინგი, ასტრონომიული დაკვირვება და ოპტიკური კომუნიკაცია. ეს კვლევითი მიღწევა არა მხოლოდ ახალ იდეებს იძლევა დაბალი განზომილების მასალის ფოტოდეტექტორების შემუშავებისთვის, არამედ ახალ ცნობებს გვთავაზობს მაღალი ხარისხის და დაბალი სიმძლავრის ოპტოელექტრონული მოწყობილობების მომავალი კვლევისა და განვითარებისთვის.