ባይፖላር ባለ ሁለት አቅጣጫ የበረዶ መንሸራተቻ ፎቶ ጠቋሚ

ባይፖላር ሁለት-ልኬትየበረዶ መንሸራተቻ የፎቶ ዳሳሽ

ባይፖላር ባለ ሁለት አቅጣጫ የበረዶ መንሸራተቻ ፎቶ ጠቋሚ (APD የፎቶ ዳሳሽ) እጅግ በጣም ዝቅተኛ ጫጫታ እና ከፍተኛ የስሜታዊነት መለየትን ያገኛል

የጥቂት ፎቶኖች ወይም ነጠላ ፎቶኖች ከፍተኛ ትብነት መለየት እንደ ደካማ ብርሃን ምስል፣ የርቀት ዳሳሽ እና ቴሌሜትሪ እና የኳንተም ግንኙነት ባሉ መስኮች ጠቃሚ የመተግበሪያ ተስፋዎች አሉት። ከነሱ መካከል, አቫላንሽ የፎቶ ዳሳሽ (ኤፒዲ) በአነስተኛ መጠን, ከፍተኛ ቅልጥፍና እና ቀላል ውህደት ባህሪያት ምክንያት በኦፕቶኤሌክትሮኒካዊ መሳሪያ ምርምር መስክ አስፈላጊ አቅጣጫ ሆኗል. የሲግናል-ወደ-ጫጫታ ጥምርታ (SNR) ከፍተኛ ትርፍ እና ዝቅተኛ የጨለማ ፍሰትን የሚፈልግ የኤፒዲ ፎቶ ዳሰተር አስፈላጊ አመላካች ነው። በቫን ደር ዋልስ ላይ የተደረገው ጥናት ባለ ሁለት-ልኬት (2D) ቁሳቁሶች heterojunctions ከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸውን ኤፒዲዎች እድገት ላይ ሰፊ ተስፋዎችን ያሳያል። ከቻይና የመጡ ተመራማሪዎች የባህላዊ ኤ.ፒ.ዲ የፎቶ ዳይሬክተሩን ተፈጥሯዊ የጩኸት ችግር ለመፍታት እንደ ፎቶ ሴሚኮንዳክተር ቁሳቁስ WSe₂ን እንደ ፎቶ ሰሚ ማቴሪያል መረጡ እና በጥንቃቄ የተዘጋጀ APD photodetector ከ Pt/WSe₂/Ni መዋቅር ጋር ምርጥ ተዛማጅ የስራ ተግባር አለው።

የምርምር ቡድኑ በPt/WSe₂/Ni መዋቅር ላይ በመመርኮዝ እጅግ በጣም ደካማ የሆኑ የብርሃን ምልክቶችን በfW ደረጃ በክፍል ሙቀት መለየት የቻለውን አቫላንሽ ፎቶ ዳሰተር አቅርቧል። እጅግ በጣም ጥሩ የኤሌክትሪክ ባህሪ ያለውን ባለ ሁለት አቅጣጫ ሴሚኮንዳክተር ቁስ WSe₂ እና ፒት እና ኒ ኤሌክትሮድ ቁሳቁሶችን በማጣመር አዲስ የአቫላንሽ ፎቶ ዳሰተርን በተሳካ ሁኔታ ፈጠሩ። በPt፣ WSe₂ እና ኒ መካከል ያለውን የሥራ ተግባር በትክክል በማመቻቸት፣ የፎቶግራፍ አጓጓዦችን እየመረጡ እንዲያልፉ በሚያስችል መልኩ የጨለማ ተሸካሚዎችን በብቃት የሚገታ የትራንስፖርት ዘዴ ተዘጋጅቷል። ይህ ዘዴ በድምጸ ተያያዥ ሞደም ionization ምክንያት የሚፈጠረውን ከልክ ያለፈ ጫጫታ በእጅጉ ይቀንሳል፣ ይህም የፎቶ ዳሳሹ እጅግ በጣም ሚስጥራዊነት ያለው የኦፕቲካል ሲግናል ማወቂያ እጅግ በጣም ዝቅተኛ በሆነ የድምፅ ደረጃ ላይ እንዲያገኝ ያስችለዋል።

ከዚያም፣ ተመራማሪዎቹ በደካማ የኤሌትሪክ መስክ የተነሳው የበረዶ መንሸራተቻ ውጤት ያለውን ዘዴ ለማብራራት፣ ተመራማሪዎቹ የተለያዩ ብረቶች ተፈጥሯዊ የስራ ተግባራትን ከ WSe₂ ጋር ተኳሃኝነትን በመጀመሪያ ገምግመዋል። የተለያዩ የብረት ኤሌክትሮዶች ያላቸው ተከታታይ የብረት-ሴሚኮንዳክተር-ሜታል (ኤምኤስኤም) መሳሪያዎች ተሠርተው አግባብነት ያላቸው ሙከራዎች ተካሂደዋል. በተጨማሪም የበረዶው መከሰት ከመጀመሩ በፊት የድምጸ ተያያዥ ሞደም መበታተንን በመቀነስ የ ionization ተጽእኖን በዘፈቀደ በመቀነስ ድምጽን ይቀንሳል። ስለዚህ, ተዛማጅ ሙከራዎች ተካሂደዋል. በጊዜ ምላሽ ባህሪያት የPt/Wse₂/Ni APD የላቀነት የበለጠ ለማሳየት ተመራማሪዎች የመሳሪያውን -3 ዲቢቢ ባንድዊድዝ በተለያዩ የፎቶ ኤሌክትሪክ ጥቅም ዋጋዎች ገምግመዋል።

የሙከራ ውጤቶቹ እንደሚያሳዩት Pt/Wse₂/Ni ማወቂያ እጅግ በጣም ዝቅተኛ የድምጽ ተመጣጣኝ ሃይል (NEP) በክፍል ሙቀት ውስጥ ያሳያል ይህም 8.07 fW/√Hz ብቻ ነው። ይህ ማለት ጠቋሚው እጅግ በጣም ደካማ የሆኑ የኦፕቲካል ምልክቶችን መለየት ይችላል. በተጨማሪም ይህ መሳሪያ በ 20 kHz ሞጁል ድግግሞሽ ከፍተኛ ትርፍ 5×10⁵ ከፍተኛ ጥቅምን እና የመተላለፊያ ይዘትን ሚዛን ለመጠበቅ አስቸጋሪ የሆኑትን ባህላዊ የፎቶቮልታይክ መመርመሪያዎችን ቴክኒካል ማነቆ በተሳካ ሁኔታ በመፍታት መስራት ይችላል። ይህ ባህሪ ከፍተኛ ትርፍ እና ዝቅተኛ ድምጽ በሚጠይቁ አፕሊኬሽኖች ውስጥ ጉልህ ጥቅሞችን እንደሚያቀርብ ይጠበቃል።

ይህ ጥናት የቁሳቁስ ምህንድስና እና የበይነገጽ ማመቻቸት አፈፃፀሙን ለማሳደግ ያለውን ወሳኝ ሚና ያሳያልፎቶ ጠቋሚዎች. በኤሌክትሮዶች እና ባለ ሁለት አቅጣጫዊ ቁሶች ብልህ ንድፍ አማካኝነት የጨለማ ተሸካሚዎች መከላከያ ውጤት ተገኝቷል ፣ ይህም የድምፅ ጣልቃገብነትን በከፍተኛ ሁኔታ በመቀነስ እና የማወቅን ውጤታማነት የበለጠ ያሻሽላል።

የዚህ ፈላጊ አፈፃፀም በፎቶ ኤሌክትሪክ ባህሪያት ውስጥ ብቻ ሳይሆን ሰፊ የመተግበሪያ ተስፋዎችም አሉት. የጨለማ ጅረትን በክፍል ሙቀት ውስጥ ውጤታማ በሆነ መንገድ በመዝጋት እና የፎቶ አመንጪ ተሸካሚዎችን በብቃት በመምጠጥ ፣ይህ ማወቂያ በተለይ እንደ አካባቢ ቁጥጥር ፣ የስነ ፈለክ ምልከታ እና የጨረር ግንኙነት ባሉ መስኮች ላይ ደካማ የብርሃን ምልክቶችን ለመለየት ተስማሚ ነው። ይህ የጥናት ውጤት ለዝቅተኛ ደረጃ የቁሳቁስ ፎቶዲቴክተሮች እድገት አዳዲስ ሀሳቦችን ብቻ ሳይሆን ለወደፊት ምርምር እና ከፍተኛ አፈፃፀም እና ዝቅተኛ ኃይል የኦፕቲካል መሳሪያዎች አዳዲስ ማጣቀሻዎችን ያቀርባል.