كاشفة ضوئية جديدة عالية الحساسية

جديدحساسية عالية الكاشف الضوئي

في الآونة الأخيرة ، اقترح فريق أبحاث في الأكاديمية الصينية للعلوم (CAS) على أساس مواد أكسيد الغاليوم الغنية بالجاليوم (PGR-GAOX) للمرة الأولى استراتيجية تصميم جديدة لحساسية عالية وسرعة عالية الاستجابة عاليةالكاشف الضوئيمن خلال تأثيرات الواجهة الكهروضوئية والموصل الضوئي ، تم نشر البحث ذي الصلة في مواد متقدمة. طاقة عاليةكاشفات كهروضوئية(بالنسبة إلى أشعة فوق البنفسجية العميقة (DUV) إلى نطاقات الأشعة السينية) أمر بالغ الأهمية في مجموعة متنوعة من المجالات ، بما في ذلك الأمن القومي والطب والعلوم الصناعية.

ومع ذلك ، فإن مواد أشباه الموصلات الحالية مثل SI و α-SE لديها مشاكل في معامل امتصاص الأشعة السينية الكبيرة والامتصاص المنخفضة ، والتي يصعب تلبية احتياجات الكشف عالي الأداء. على النقيض من ذلك ، تظهر مواد أكسيد الغاليوم ذات الفجوة الواسعة النطاق (WBG) إمكانات كبيرة للكشف الكهروضوئي عالي الطاقة. ومع ذلك ، نظرًا لفخ المستوى العميق الذي لا مفر منه على الجانب المادي وعدم وجود تصميم فعال على بنية الجهاز ، من الصعب إدراك حساسية عالية وكاشفات فوتون عالية الطاقة عالية الاستجابة استنادًا إلى أشباه الموصلات ذات الفجوة الواسعة النطاق. لمواجهة هذه التحديات ، صمم فريق أبحاث في الصين صمامًا ضوئيًا للكهرضجة (PPD) يعتمد على PGR-GAOX لأول مرة. عن طريق اقتران التأثير الكهروضوئي للواجهة مع تأثير الموصلية الضوئية ، يتم تحسين أداء الكشف بشكل كبير. أظهر PPD حساسية عالية لكل من DUV و X-Ray ، مع معدلات الاستجابة تصل إلى 104A/W و 105μC × Gyair-1/CM2 ، على التوالي ، أكثر من 100 مرة أعلى من الكشفات السابقة المصنوعة من مواد مماثلة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يؤدي تأثير الواجهة الكهروضوئية الناجم عن التماثل القطبي لمنطقة استنزاف PGR-GAOX إلى زيادة سرعة استجابة الكاشف بمقدار 105 مرة إلى 0.1 مللي ثانية. مقارنةً بالمواد الضوئية التقليدية ، تنتج PPDs الوضع الذاتي مكاسب أعلى بسبب حقول كهروضوئية أثناء تبديل الضوء.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تعمل PPD في وضع التحيز ، حيث يعتمد المكسب بشكل كبير على جهد التحيز ، ويمكن تحقيق مكاسب عالية للغاية عن طريق زيادة جهد التحيز. PPD لديها إمكانات تطبيق كبيرة في استهلاك الطاقة المنخفضة وأنظمة تحسين التصوير الحساسية العالية. هذا العمل لا يثبت فقط أن Gaox واعدةالكاشف الضوئي للطاقة العاليةالمواد ، ولكنها توفر أيضًا استراتيجية جديدة لتحقيق أجهزة الكشف الضوئية عالية الطاقة عالية الأداء.