తక్కువ థ్రెషోల్డ్ ఇన్ఫ్రారెడ్ హిమసంపాత ఫోటోడెటెక్టర్

తక్కువ థ్రెషోల్డ్ ఇన్ఫ్రారెడ్హిమపాతం ఫోటోడిటెక్టర్

పరారుణ హిమపాతం ఫోటోడెటెక్టర్ (APD ఫోటోడిటెక్టర్) అనేది ఒక తరగతిసెమీకండక్టర్ ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ పరికరాలుకొన్ని ఫోటాన్లు లేదా సింగిల్ ఫోటాన్ల గుర్తింపు సామర్థ్యాన్ని సాధించడానికి, ఘర్షణ అయనీకరణ ప్రభావం ద్వారా అధిక లాభాలను ఉత్పత్తి చేస్తాయి. అయితే, సాంప్రదాయ APD ఫోటోడెటెక్టర్ నిర్మాణాలలో, నాన్-ఈక్విలిబ్రియమ్ క్యారియర్ స్కాటరింగ్ ప్రక్రియ శక్తి నష్టానికి దారితీస్తుంది, అంటే హిమపాతం థ్రెషోల్డ్ వోల్టేజ్ సాధారణంగా 50-200 Vకి చేరుకోవాలి. ఇది పరికరం యొక్క డ్రైవ్ వోల్టేజ్ మరియు రీడౌట్ సర్క్యూట్ డిజైన్‌పై అధిక డిమాండ్లను ఉంచుతుంది, ఖర్చులను పెంచుతుంది మరియు విస్తృత అప్లికేషన్‌లను పరిమితం చేస్తుంది.

ఇటీవల, చైనీస్ పరిశోధన తక్కువ హిమపాతం థ్రెషోల్డ్ వోల్టేజ్ మరియు అధిక సున్నితత్వంతో హిమపాతం దగ్గర ఇన్ఫ్రారెడ్ డిటెక్టర్ యొక్క కొత్త నిర్మాణాన్ని ప్రతిపాదించింది. అణు పొర యొక్క స్వీయ-డోపింగ్ హోమోజంక్షన్ ఆధారంగా, హిమపాతం ఫోటోడెటెక్టర్ హెటెరోజంక్షన్‌లో అనివార్యమైన ఇంటర్‌ఫేస్ లోపం స్థితి ద్వారా ప్రేరేపించబడిన హానికరమైన స్కాటరింగ్‌ను పరిష్కరిస్తుంది. అదే సమయంలో, అనువాద సమరూపత బ్రేకింగ్ ద్వారా ప్రేరేపించబడిన బలమైన స్థానిక "పీక్" విద్యుత్ క్షేత్రం క్యారియర్‌ల మధ్య కూలంబ్ పరస్పర చర్యను మెరుగుపరచడానికి, ఆఫ్-ప్లేన్ ఫోనాన్ మోడ్ ఆధిపత్య స్కాటరింగ్‌ను అణచివేయడానికి మరియు సమతౌల్యత లేని క్యారియర్‌ల యొక్క అధిక రెట్టింపు సామర్థ్యాన్ని సాధించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద, థ్రెషోల్డ్ శక్తి సైద్ధాంతిక పరిమితికి దగ్గరగా ఉంటుంది ఉదా (ఉదా. సెమీకండక్టర్ యొక్క బ్యాండ్ గ్యాప్) మరియు ఇన్‌ఫ్రారెడ్ హిమపాతం డిటెక్టర్ యొక్క గుర్తింపు సున్నితత్వం 10000 ఫోటాన్ స్థాయి వరకు ఉంటుంది.

ఈ అధ్యయనం చార్జ్ క్యారియర్ హిమసంపాతాలకు గెయిన్ మాధ్యమంగా అటామ్-లేయర్ సెల్ఫ్-డోప్డ్ టంగ్‌స్టన్ డైసెలనైడ్ (WSe₂) హోమోజంక్షన్ (టూ-డైమెన్షనల్ ట్రాన్సిషన్ మెటల్ చాల్కోజెనైడ్, TMD) పై ఆధారపడి ఉంటుంది. మ్యూటెంట్ హోమోజంక్షన్ ఇంటర్‌ఫేస్ వద్ద బలమైన స్థానిక "స్పైక్" విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని ప్రేరేపించడానికి టోపోగ్రఫీ స్టెప్ మ్యుటేషన్‌ను రూపొందించడం ద్వారా స్పేషియల్ ట్రాన్స్‌లేషనల్ సిమెట్రీ బ్రేకింగ్ సాధించబడుతుంది.

అదనంగా, అణు మందం ఫోనాన్ మోడ్ ఆధిపత్యం వహించే స్కాటరింగ్ మెకానిజమ్‌ను అణచివేయగలదు మరియు చాలా తక్కువ నష్టంతో నాన్-ఈక్విలిబ్రియమ్ క్యారియర్ యొక్క త్వరణం మరియు గుణకార ప్రక్రియను గ్రహించగలదు. ఇది గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద హిమపాతం థ్రెషోల్డ్ శక్తిని సైద్ధాంతిక పరిమితికి దగ్గరగా తీసుకువస్తుంది అంటే సెమీకండక్టర్ మెటీరియల్ బ్యాండ్‌గ్యాప్ ఉదా. హిమపాతం థ్రెషోల్డ్ వోల్టేజ్ 50 V నుండి 1.6 Vకి తగ్గించబడింది, దీని వలన పరిశోధకులు హిమపాతాన్ని నడపడానికి పరిణతి చెందిన తక్కువ-వోల్టేజ్ డిజిటల్ సర్క్యూట్‌లను ఉపయోగించగలిగారు.ఫోటోడిటెక్టర్అలాగే డ్రైవ్ డయోడ్‌లు మరియు ట్రాన్సిస్టర్‌లు. ఈ అధ్యయనం తక్కువ థ్రెషోల్డ్ హిమపాతం గుణకార ప్రభావం రూపకల్పన ద్వారా సమతౌల్యత లేని క్యారియర్ శక్తి యొక్క సమర్థవంతమైన మార్పిడి మరియు వినియోగాన్ని గుర్తిస్తుంది, ఇది తరువాతి తరం అత్యంత సున్నితమైన, తక్కువ థ్రెషోల్డ్ మరియు అధిక లాభం హిమపాతం పరారుణ గుర్తింపు సాంకేతికత అభివృద్ధికి కొత్త దృక్పథాన్ని అందిస్తుంది.