Жогорку өндүрүмдүүлүктөгү өз алдынча жүрүүчүинфракызыл фотодетектор
инфракызылфотодетекторкүчтүү тоскоолдуктарга каршы туруу жөндөмүнө, бутаны күчтүү таануу жөндөмүнө, бардык аба ырайында иштөөгө жана жакшы жашырууга ээ. Ал медицина, аскердик, космостук технологиялар жана айлана-чөйрөнү коргоо инженериясы сыяктуу тармактарда барган сайын маанилүү ролду ойноп жатат. Алардын арасында өзүн-өзү башкаруучуфотоэлектрдик аныктооТышкы кошумча кубат булагысыз өз алдынча иштей алган чип өзүнүн уникалдуу иштешинен (мисалы, энергияга көз карандысыздык, жогорку сезгичтик жана туруктуулук ж.б.) улам инфракызыл детекторлоо жаатында кеңири көңүл бурду. Ал эми кремний негизиндеги же тар тилкелүү жарым өткөргүч негизиндеги инфракызыл чиптер сыяктуу салттуу фотоэлектрдик детектордук чиптер фототокторду өндүрүү үчүн фотогенерацияланган ташуучуларды бөлүү үчүн кошумча кыйшайуу чыңалууларын гана талап кылбастан, жылуулук ызы-чуусун азайтуу жана жооп кайтарууну жакшыртуу үчүн кошумча муздатуу системаларын да талап кылат. Ошондуктан, келечекте инфракызыл детектордук чиптердин кийинки муунунун аз энергия керектөө, кичинекей өлчөм, арзан баа жана жогорку өндүрүмдүүлүк сыяктуу жаңы түшүнүктөрүн жана талаптарын канааттандыруу кыйын болуп калды.
Жакында эле Кытай менен Швециянын изилдөө топтору графен нанорибону (GNR) пленкаларына/глинозем оксидине/бир кристаллдуу кремнийге негизделген жаңы пиндик гетероөткөргүчтүү өз алдынча башкарылуучу кыска толкундуу инфракызыл (SWIR) фотоэлектрдик детектордук чипти сунушташты. Гетерогендик интерфейс жана орнотулган электр талаасы тарабынан ишке ашырылган оптикалык дарбаза эффектинин айкалышкан таасири астында, чип нөлдүк кыйшайуу чыңалуусунда өтө жогорку жооп жана детектордук көрсөткүчтөрдү көрсөттү. Фотоэлектрдик детектордук чиптин өз алдынча башкарылуучу режимде А жооп берүү ылдамдыгы 75,3 А/Вт, детектордук ылдамдыгы 7,5 × 10¹⁴ Джонс жана тышкы кванттык эффективдүүлүк 104% га жакын, бул ошол эле типтеги кремний негизиндеги чиптердин детектордук көрсөткүчтөрүн рекорддук 7 эсеге жакшыртат. Мындан тышкары, салттуу жетектөө режиминде чиптин жооп берүү ылдамдыгы, детектордук ылдамдыгы жана тышкы кванттык эффективдүүлүк тиешелүүлүгүнө жараша 843 А/Вт, 10¹⁵ Джонс жана 105% га чейин жетет, мунун баары учурдагы изилдөөлөрдө билдирилген эң жогорку маанилер болуп саналат. Ошол эле учурда, бул изилдөө фотоэлектрдик аныктоо чипинин оптикалык байланыш жана инфракызыл сүрөт тартуу тармактарында реалдуу дүйнөдө колдонулушун көрсөтүп, анын чоң колдонуу потенциалын баса белгиледи.
Графен нанороблондорунун /Al₂O₃/ монокристалл кремнийинин негизиндеги фотодетектордун фотоэлектрдик иштешин системалуу түрдө изилдөө максатында, изилдөөчүлөр анын статикалык (ток-чыңалуу ийри сызыгы) жана динамикалык мүнөздөмө жоопторун (ток-убакыт ийри сызыгы) сынап көрүштү. Ар кандай кыйшайуу чыңалууларында графен нанороблондорунун /Al₂O₃/ монокристалл кремний гетероструктуралуу фотодетекторунун оптикалык жооп мүнөздөмөлөрүн системалуу түрдө баалоо үчүн, изилдөөчүлөр түзмөктүн динамикалык ток жоопторун 0 В, -1 В, -3 В жана -5 В кыйшайууларында өлчөштү, оптикалык кубаттуулуктун тыгыздыгы 8,15 мкВт/см² болду. Фототок тескери кыйшайуу менен көбөйөт жана бардык кыйшайуу чыңалууларында тез жооп берүү ылдамдыгын көрсөтөт.
Акырында, изилдөөчүлөр сүрөткө тартуу системасын түзүп, кыска толкундуу инфракызыл нурларды өз алдынча сүрөткө тартууга ийгиликтүү жетишишти. Система нөлдүк кыйшайуу менен иштейт жана эч кандай энергия сарптабайт. Фотодетектордун сүрөткө тартуу мүмкүнчүлүгү "Т" тамгасы бар кара масканы колдонуу менен бааланган (1-сүрөттө көрсөтүлгөндөй).
Жыйынтыктап айтканда, бул изилдөө графен наноромбдоруна негизделген өз алдынча иштеген фотодетекторлорду ийгиликтүү жасап, рекорддук жогорку жооп берүү ылдамдыгына жетишти. Ошол эле учурда, изилдөөчүлөр мунун оптикалык байланыш жана сүрөткө тартуу мүмкүнчүлүктөрүн ийгиликтүү көрсөтүштү.жогорку деңгээлде жооп берүүчү фотодетекторБул изилдөө жетишкендиги графен наноленталарын жана кремний негизиндеги оптоэлектрондук түзүлүштөрдү иштеп чыгуу үчүн практикалык ыкманы гана камсыз кылбастан, алардын өз алдынча иштеген кыска толкундуу инфракызыл фотодетекторлор катары эң сонун иштешин да көрсөтөт.
Жарыяланган убактысы: 2025-жылдын 28-апрели