అధిక పనితీరు గల స్వయంచోదిత ఇన్‌ఫ్రారెడ్ ఫోటోడిటెక్టర్

అధిక పనితీరు గల స్వయంచాలకపరారుణ ఫోటోడిటెక్టర్

పరారుణఫోటోడిటెక్టర్ఇది బలమైన అంతరాయ నిరోధక సామర్థ్యం, ​​బలమైన లక్ష్య గుర్తింపు సామర్థ్యం, ​​అన్ని వాతావరణ పరిస్థితులలో పనిచేయడం మరియు మంచి దాగివుండే సామర్థ్యం వంటి లక్షణాలను కలిగి ఉంది. ఇది వైద్యం, సైనిక, అంతరిక్ష సాంకేతికత మరియు పర్యావరణ ఇంజనీరింగ్ వంటి రంగాలలో అంతకంతకూ ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తోంది. వాటిలో, స్వయంచాలక వాహనం...ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ డిటెక్షన్బాహ్య అదనపు విద్యుత్ సరఫరా లేకుండా స్వతంత్రంగా పనిచేయగల చిప్, దాని విశిష్టమైన పనితీరు (శక్తి స్వాతంత్ర్యం, అధిక సున్నితత్వం మరియు స్థిరత్వం మొదలైనవి) కారణంగా ఇన్‌ఫ్రారెడ్ డిటెక్షన్ రంగంలో విస్తృతమైన దృష్టిని ఆకర్షించింది. దీనికి విరుద్ధంగా, సిలికాన్-ఆధారిత లేదా నారోబ్యాండ్‌గ్యాప్ సెమీకండక్టర్-ఆధారిత ఇన్‌ఫ్రారెడ్ చిప్‌ల వంటి సాంప్రదాయ ఫోటోఎలక్ట్రిక్ డిటెక్షన్ చిప్‌లకు, ఫోటోకరెంట్లను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఫోటోజెనరేటెడ్ క్యారియర్‌ల విభజనను నడపడానికి అదనపు బయాస్ వోల్టేజ్‌లు అవసరం కావడమే కాకుండా, థర్మల్ నాయిస్‌ను తగ్గించడానికి మరియు ప్రతిస్పందనను మెరుగుపరచడానికి అదనపు శీతలీకరణ వ్యవస్థలు కూడా అవసరం. అందువల్ల, భవిష్యత్తులో రాబోయే తదుపరి తరం ఇన్‌ఫ్రారెడ్ డిటెక్షన్ చిప్‌ల యొక్క తక్కువ విద్యుత్ వినియోగం, చిన్న పరిమాణం, తక్కువ ఖర్చు మరియు అధిక పనితీరు వంటి కొత్త భావనలు మరియు అవసరాలను తీర్చడం కష్టంగా మారింది.

ఇటీవల, చైనా మరియు స్వీడన్‌కు చెందిన పరిశోధనా బృందాలు గ్రాఫేన్ నానోరిబ్బన్ (GNR) ఫిల్మ్‌లు/అల్యూమినా/సింగిల్ క్రిస్టల్ సిలికాన్ ఆధారంగా ఒక నూతన పిన్ హెటెరోజంక్షన్ స్వీయ-చోదిత షార్ట్-వేవ్ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ (SWIR) ఫోటోఎలక్ట్రిక్ డిటెక్షన్ చిప్‌ను ప్రతిపాదించాయి. విజాతీయ ఇంటర్‌ఫేస్ ద్వారా ప్రేరేపించబడిన ఆప్టికల్ గేటింగ్ ప్రభావం మరియు అంతర్నిర్మిత విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క సంయుక్త ప్రభావంతో, ఈ చిప్ జీరో బయాస్ వోల్టేజ్ వద్ద అత్యధిక ప్రతిస్పందన మరియు గుర్తింపు పనితీరును ప్రదర్శించింది. ఈ ఫోటోఎలక్ట్రిక్ డిటెక్షన్ చిప్ స్వీయ-చోదిత మోడ్‌లో 75.3 A/W అంతటి అధిక ప్రతిస్పందన రేటును, 7.5 × 10¹⁴ జోన్స్ గుర్తింపు రేటును, మరియు దాదాపు 104% బాహ్య క్వాంటం సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంది. ఇది అదే రకమైన సిలికాన్-ఆధారిత చిప్‌ల గుర్తింపు పనితీరును రికార్డు స్థాయిలో 7 ఆర్డర్స్ ఆఫ్ మాగ్నిట్యూడ్ మేర మెరుగుపరిచింది. అదనంగా, సాంప్రదాయ డ్రైవ్ మోడ్‌లో, ఈ చిప్ యొక్క ప్రతిస్పందన రేటు, గుర్తింపు రేటు, మరియు బాహ్య క్వాంటం సామర్థ్యం వరుసగా 843 A/W, 10¹⁵ జోన్స్, మరియు 105% అంతటి అధికంగా ఉన్నాయి. ఇవన్నీ ప్రస్తుత పరిశోధనలో నివేదించబడిన అత్యధిక విలువలు. అదే సమయంలో, ఈ పరిశోధన ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ మరియు ఇన్‌ఫ్రారెడ్ ఇమేజింగ్ రంగాలలో ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ డిటెక్షన్ చిప్ యొక్క వాస్తవ-ప్రపంచ అనువర్తనాన్ని కూడా ప్రదర్శించి, దాని అపారమైన అనువర్తన సామర్థ్యాన్ని హైలైట్ చేసింది.

గ్రాఫేన్ నానోరిబ్బన్లు /Al₂O₃/ సింగిల్ క్రిస్టల్ సిలికాన్ ఆధారిత ఫోటోడిటెక్టర్ యొక్క ఫోటోఎలక్ట్రిక్ పనితీరును క్రమపద్ధతిలో అధ్యయనం చేయడానికి, పరిశోధకులు దాని స్టాటిక్ (కరెంట్-వోల్టేజ్ కర్వ్) మరియు డైనమిక్ లక్షణ ప్రతిస్పందనలను (కరెంట్-టైమ్ కర్వ్) పరీక్షించారు. వివిధ బయాస్ వోల్టేజ్‌ల కింద గ్రాఫేన్ నానోరిబ్బన్ /Al₂O₃/ మోనోక్రిస్టలైన్ సిలికాన్ హెటెరోస్ట్రక్చర్ ఫోటోడిటెక్టర్ యొక్క ఆప్టికల్ ప్రతిస్పందన లక్షణాలను క్రమపద్ధతిలో మూల్యాంకనం చేయడానికి, పరిశోధకులు 8.15 μW/cm² ఆప్టికల్ పవర్ డెన్సిటీతో, 0 V, -1 V, -3 V మరియు -5 V బయాస్‌ల వద్ద పరికరం యొక్క డైనమిక్ కరెంట్ ప్రతిస్పందనను కొలిచారు. రివర్స్ బయాస్‌తో ఫోటోకరెంట్ పెరుగుతుంది మరియు అన్ని బయాస్ వోల్టేజ్‌ల వద్ద వేగవంతమైన ప్రతిస్పందన వేగాన్ని చూపుతుంది.

చివరగా, పరిశోధకులు ఒక ఇమేజింగ్ వ్యవస్థను రూపొందించి, స్వల్ప-తరంగ పరారుణ కాంతి యొక్క స్వీయ-శక్తితో కూడిన ఇమేజింగ్‌ను విజయవంతంగా సాధించారు. ఈ వ్యవస్థ జీరో బయాస్ కింద పనిచేస్తుంది మరియు దీనికి ఎటువంటి శక్తి వినియోగం ఉండదు. ఫోటోడిటెక్టర్ యొక్క ఇమేజింగ్ సామర్థ్యాన్ని, "T" అక్షర నమూనాతో ఉన్న నల్ల మాస్క్‌ను ఉపయోగించి మూల్యాంకనం చేశారు (పటం 1లో చూపిన విధంగా).

ముగింపుగా, ఈ పరిశోధన గ్రాఫేన్ నానోరిబ్బన్‌ల ఆధారంగా స్వీయ-శక్తితో పనిచేసే ఫోటోడిటెక్టర్‌లను విజయవంతంగా తయారు చేసి, రికార్డు స్థాయిలో అధిక ప్రతిస్పందన రేటును సాధించింది. అదే సమయంలో, పరిశోధకులు వీటి యొక్క ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ మరియు ఇమేజింగ్ సామర్థ్యాలను విజయవంతంగా ప్రదర్శించారు.అధిక ప్రతిస్పందన గల ఫోటోడిటెక్టర్ఈ పరిశోధన విజయం గ్రాఫేన్ నానోరిబ్బన్‌లు మరియు సిలికాన్ ఆధారిత ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల అభివృద్ధికి ఒక ఆచరణాత్మక విధానాన్ని అందించడమే కాకుండా, స్వీయ-శక్తితో పనిచేసే షార్ట్-వేవ్ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ ఫోటోడిటెక్టర్‌లుగా వాటి అద్భుతమైన పనితీరును కూడా ప్రదర్శిస్తుంది.