కొత్త అధిక సున్నితత్వ ఫోటోడిటెక్టర్

కొత్తఅధిక సున్నితత్వ ఫోటోడిటెక్టర్

ఇటీవల, చైనీస్ అకాడమీ ఆఫ్ సైన్సెస్ (CAS)లోని ఒక పరిశోధన బృందం, పాలీక్రిస్టలైన్ గాలియం-రిచ్ గాలియం ఆక్సైడ్ మెటీరియల్స్ (PGR-GaOX) ఆధారంగా, అధిక సున్నితత్వం మరియు అధిక ప్రతిస్పందన వేగం కోసం మొదటిసారిగా ఒక కొత్త డిజైన్ వ్యూహాన్ని ప్రతిపాదించింది.ఫోటోడిటెక్టర్సంయుక్త ఇంటర్‌ఫేస్ పైరోఎలెక్ట్రిక్ మరియు ఫోటోకండక్టివిటీ ప్రభావాల ద్వారా, మరియు సంబంధిత పరిశోధన అడ్వాన్స్‌డ్ మెటీరియల్స్‌లో ప్రచురించబడింది. అధిక-శక్తిఫోటోఎలెక్ట్రిక్ డిటెక్టర్లు(డీప్ అల్ట్రావైలెట్ (DUV) నుండి ఎక్స్-రే బ్యాండ్‌ల వరకు) జాతీయ భద్రత, వైద్యం మరియు పారిశ్రామిక శాస్త్రంతో సహా వివిధ రంగాలలో కీలకమైనవి.

అయితే, Si మరియు α-Se వంటి ప్రస్తుత సెమీకండక్టర్ పదార్థాలు అధిక లీకేజ్ కరెంట్ మరియు తక్కువ X-రే శోషణ గుణకం వంటి సమస్యలను కలిగి ఉన్నాయి, ఇవి అధిక-పనితీరు గల డిటెక్షన్ అవసరాలను తీర్చడాన్ని కష్టతరం చేస్తాయి. దీనికి విరుద్ధంగా, వైడ్-బ్యాండ్ గ్యాప్ (WBG) సెమీకండక్టర్ గాలియం ఆక్సైడ్ పదార్థాలు అధిక-శక్తి ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ డిటెక్షన్ కోసం గొప్ప సామర్థ్యాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి. అయితే, పదార్థం వైపు అనివార్యమైన డీప్ లెవెల్ ట్రాప్ మరియు పరికర నిర్మాణంలో సమర్థవంతమైన డిజైన్ లేకపోవడం వల్ల, వైడ్-బ్యాండ్ గ్యాప్ సెమీకండక్టర్ల ఆధారంగా అధిక సున్నితత్వం మరియు అధిక ప్రతిస్పందన వేగం గల అధిక శక్తి ఫోటాన్ డిటెక్టర్లను రూపొందించడం సవాలుగా ఉంది. ఈ సవాళ్లను పరిష్కరించడానికి, చైనాలోని ఒక పరిశోధన బృందం మొదటిసారిగా PGR-GaOX ఆధారంగా ఒక పైరోఎలెక్ట్రిక్ ఫోటోకండక్టివ్ డయోడ్ (PPD)ను రూపొందించింది. ఇంటర్‌ఫేస్ పైరోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావాన్ని ఫోటోకండక్టివిటీ ప్రభావంతో కలపడం ద్వారా, డిటెక్షన్ పనితీరు గణనీయంగా మెరుగుపడింది. PPD, DUV మరియు X-కిరణాలు రెండింటికీ అధిక సున్నితత్వాన్ని ప్రదర్శించింది. దీని ప్రతిస్పందన రేట్లు వరుసగా 104A/W మరియు 105μC×Gyair-1/cm2 వరకు ఉన్నాయి, ఇది ఇలాంటి పదార్థాలతో తయారు చేయబడిన మునుపటి డిటెక్టర్ల కంటే 100 రెట్లు ఎక్కువ. అదనంగా, PGR-GaOX క్షీణత ప్రాంతం యొక్క ధ్రువ సౌష్టవం వలన కలిగే ఇంటర్‌ఫేస్ పైరోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం, డిటెక్టర్ యొక్క ప్రతిస్పందన వేగాన్ని 105 రెట్లు పెంచి 0.1msకు చేర్చగలదు. సాంప్రదాయ ఫోటోడయోడ్‌లతో పోలిస్తే, సెల్ఫ్-పవర్డ్ మోడ్ PPDS, కాంతి స్విచ్చింగ్ సమయంలో పైరోఎలెక్ట్రిక్ క్షేత్రాల కారణంగా అధిక గెయిన్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తాయి.

దీనికి అదనంగా, PPD బయాస్ మోడ్‌లో పనిచేయగలదు, దీనిలో గెయిన్ బయాస్ వోల్టేజ్‌పై ఎక్కువగా ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు బయాస్ వోల్టేజ్‌ను పెంచడం ద్వారా అత్యధిక గెయిన్‌ను సాధించవచ్చు. తక్కువ శక్తి వినియోగం మరియు అధిక సున్నితత్వం గల ఇమేజింగ్ మెరుగుపరిచే వ్యవస్థలలో PPDకి గొప్ప అనువర్తన సామర్థ్యం ఉంది. ఈ పరిశోధన GaOX ఒక ఆశాజనకమైనది అని నిరూపించడమే కాకుండా...అధిక శక్తి ఫోటోడిటెక్టర్పదార్థమే కాకుండా, అధిక పనితీరు గల అధిక శక్తి ఫోటోడిటెక్టర్లను రూపొందించడానికి ఒక కొత్త వ్యూహాన్ని కూడా అందిస్తుంది.