ባይፖላር ባለ ሁለት አቅጣጫዊ የበረዶ ግግር ፎቶዲቴክተር

ባይፖላር ባለ ሁለት ገጽታየአቬላንች ፎቶዲቴክተር

ባይፖላር ባለ ሁለት አቅጣጫዊ የበረዶ ግግር ፎቶዲቴክተር (የኤፒዲ ፎቶዲተር) እጅግ በጣም ዝቅተኛ የድምፅ እና ከፍተኛ የስሜት ህዋሳት መለየትን ያገኛል

ጥቂት ፎቶኖችን ወይም ነጠላ ፎቶኖችን እንኳን በከፍተኛ ስሜታዊነት መለየት እንደ ደካማ የብርሃን ምስል፣ የርቀት ዳሰሳ እና ቴሌሜትሪ እና የኳንተም ኮሙኒኬሽን ባሉ መስኮች ውስጥ አስፈላጊ የትግበራ ተስፋዎች አሉት። ከእነዚህም መካከል የአቬላንቼ ፎቶዲቴክተር (APD) አነስተኛ መጠን፣ ከፍተኛ ቅልጥፍና እና ቀላል ውህደት ባህሪያት ስላሉት በኦፕቶኤሌክትሮኒክ መሣሪያ ምርምር መስክ ውስጥ አስፈላጊ አቅጣጫ ሆኗል። የሲግናል-ወደ-ጫጫታ ጥምርታ (SNR) ከፍተኛ ትርፍ እና ዝቅተኛ የጨለማ ፍሰት የሚፈልግ የAPD ፎቶዲቴክተር አስፈላጊ አመላካች ነው። በቫን ደር ዋልስ ባለ ሁለት ገጽታ (2D) ቁሳቁሶች ላይ የተደረገው ጥናት ከፍተኛ አፈፃፀም ያላቸው APDዎችን በማልማት ረገድ ሰፊ ተስፋዎችን ያሳያል። ከቻይና የመጡ ተመራማሪዎች የባህላዊ APD ፎቶዲቴክተር ውስጣዊ የግሬን ጫጫታ ችግርን ለመፍታት ባይፖላር ባለ ሁለት ገጽታ ሴሚኮንዳክተር ቁሳቁስ WSe₂ን እንደ ፎቶሴንሲቲቭ ቁሳቁስ እና በጥንቃቄ የተዘጋጀ የPt/WSe₂/Ni መዋቅር ያለው APD ፎቶዲቴክተርን መርጠዋል።

የምርምር ቡድኑ በPt/WSe₂/Ni መዋቅር ላይ የተመሠረተ የበረዶ ብርሃን ፎቶ ፈላጊ ሀሳብ አቅርቧል፣ ይህም በክፍል ሙቀት ውስጥ በfW ደረጃ ላይ እጅግ በጣም ደካማ የብርሃን ምልክቶችን በጣም ስሜታዊ በሆነ መልኩ መለየት አስችሏል። እጅግ በጣም ጥሩ የኤሌክትሪክ ባህሪያት ያለውን ባለ ሁለት ገጽታ ሴሚኮንዳክተር ቁሳቁስ WSe₂ መርጠዋል፣ እና አዲስ አይነት የበረዶ ብርሃን ፎቶ ፈላጊ በተሳካ ሁኔታ ለማዘጋጀት የPt እና የNi ኤሌክትሮድ ቁሳቁሶችን አጣምረዋል። ​​በPt፣ WSe₂ እና Ni መካከል ያለውን የስራ ተግባር ማመሳሰል በትክክል በማመቻቸት፣ የፎቶ የተፈጠሩ ተሸካሚዎች እንዲያልፉ በምርጫ እየፈቀደ ጨለማ ተሸካሚዎችን ውጤታማ በሆነ መንገድ የሚያግድ የትራንስፖርት ዘዴ ተዘጋጅቷል። ይህ ዘዴ በአገልግሎት አቅራቢ ተጽዕኖ ionization ምክንያት የሚመጣውን ከመጠን በላይ ድምጽ በእጅጉ ይቀንሳል፣ ይህም የፎቶ ፈላጊው እጅግ በጣም ዝቅተኛ በሆነ የድምፅ ደረጃ ከፍተኛ ስሜታዊ የኦፕቲካል ምልክት ማወቂያ እንዲያገኝ ያስችለዋል።

ከዚያም፣ በደካማ የኤሌክትሪክ መስክ ምክንያት የሚመጣውን የአቫላንች ተጽእኖ በስተጀርባ ያለውን ዘዴ ለማብራራት፣ ተመራማሪዎቹ መጀመሪያ ላይ የተለያዩ ብረቶች ከWSe₂ ጋር ያላቸውን ውስጣዊ የሥራ ተግባራት ተኳሃኝነት ገምግመዋል። የተለያዩ የብረት ኤሌክትሮዶች ያሏቸው ተከታታይ የብረት-ሴሚኮንዳክተር-ሜታል (MSM) መሳሪያዎች ተሠርተው ተዛማጅ ሙከራዎች ተካሂደዋል። በተጨማሪም፣ የአቫላንቼው ከመጀመሩ በፊት ተሸካሚ መበታተንን በመቀነስ፣ የተፅዕኖ አዮኒዜሽን የዘፈቀደነት መቀነስ ይቻላል፣ በዚህም ጫጫታ ይቀንሳል። ስለዚህ፣ ተዛማጅ ሙከራዎች ተካሂደዋል። በጊዜ ምላሽ ባህሪያት ረገድ የPt/WSe₂/Ni APDን የላቀነት የበለጠ ለማሳየት፣ ተመራማሪዎች የመሳሪያውን -3 dB ባንድዊድዝ በተለያዩ የፎቶኤሌክትሪክ ትርፍ እሴቶች ስር የበለጠ ገምግመዋል።

የሙከራ ውጤቶቹ እንደሚያሳዩት የPt/WSe₂/Ni ማወቂያ በክፍል ሙቀት ውስጥ እጅግ በጣም ዝቅተኛ የድምፅ ተመጣጣኝ ኃይል (NEP) ያሳያል፣ ይህም 8.07 fW/√Hz ብቻ ነው። ይህ ማለት ማወቂያው እጅግ በጣም ደካማ የኦፕቲካል ምልክቶችን መለየት ይችላል ማለት ነው። በተጨማሪም፣ ይህ መሳሪያ በ20 kHz የሞዱሌሽን ድግግሞሽ በ5 × 10⁵ ከፍተኛ ትርፍ እና ከፍተኛ ትርፍ ባለው 20 kHz በተረጋጋ ሁኔታ ሊሠራ ይችላል፣ ይህም ከፍተኛ ትርፍ እና የመተላለፊያ ይዘትን ለማመጣጠን አስቸጋሪ የሆኑ ባህላዊ የፎቶቮልታይክ ማወቂያዎችን ቴክኒካዊ ማነቆዎችን በተሳካ ሁኔታ ይፈታል። ይህ ባህሪ ከፍተኛ ትርፍ እና ዝቅተኛ ድምጽ በሚያስፈልጋቸው አፕሊኬሽኖች ውስጥ ጉልህ ጥቅሞችን እንደሚሰጥ ይጠበቃል።

ይህ ጥናት የቁሳቁስ ምህንድስና እና የበይነገጽ ማመቻቸት የአፈፃፀምን አፈጻጸም በማሳደግ ረገድ ያለውን ወሳኝ ሚና ያሳያል።ፎቶ ጠቋሚዎች. በኤሌክትሮዶች እና ባለ ሁለት ገጽታ ቁሶች ብልሃት በተሞላበት ዲዛይን፣ የጨለማ ተሸካሚዎች የመከላከያ ውጤት ተገኝቷል፣ ይህም የጫጫታ ጣልቃገብነትን በእጅጉ ቀንሷል እና የመለየት ቅልጥፍናን የበለጠ ያሻሽላል።

የዚህ ማወቂያ አፈጻጸም በፎቶኤሌክትሪክ ባህሪያት ላይ ብቻ ሳይሆን ሰፊ የአጠቃቀም ተስፋም አለው። በክፍል ሙቀት ውስጥ የጨለማ ጅረትን ውጤታማ በሆነ መንገድ በማገድ እና ፎቶ የሚመነጩ ተሸካሚዎችን ውጤታማ በሆነ መንገድ በመምጠጥ፣ ይህ ማወቂያ በተለይ እንደ የአካባቢ ክትትል፣ የስነ ፈለክ ምልከታ እና የኦፕቲካል ግንኙነት ባሉ መስኮች ውስጥ ደካማ የብርሃን ምልክቶችን ለመለየት ተስማሚ ነው። ይህ የምርምር ስኬት ዝቅተኛ ልኬት ያላቸውን የቁሳቁስ ፎቶ መመርመሪያዎችን ለማዘጋጀት አዳዲስ ሀሳቦችን ከመስጠት ባለፈ ለወደፊት ከፍተኛ አፈጻጸም እና ዝቅተኛ ኃይል ላላቸው የኦፕቶኤሌክትሮኒክስ መሳሪያዎች ምርምር እና ልማት አዳዲስ ማጣቀሻዎችንም ይሰጣል።