ከፍተኛ አፈጻጸም በራሱ የሚመራ የኢንፍራሬድ ፎቶ ዳሳሽ

ከፍተኛ አፈጻጸም በራስ የሚመራኢንፍራሬድ የፎቶ ዳሳሽ

ኢንፍራሬድፎቶ ዳሳሽየጠንካራ ፀረ-ጣልቃ-ገብነት ችሎታ, ጠንካራ የዒላማ እውቅና ችሎታ, ሁሉንም የአየር ሁኔታ አሠራር እና ጥሩ መደበቅ ባህሪያት አሉት. በህክምና፣ በወታደራዊ፣ በህዋ ቴክኖሎጂ እና በአካባቢ ምህንድስና በመሳሰሉት ዘርፎች ከጊዜ ወደ ጊዜ ጠቃሚ ሚና እየተጫወተ ነው። ከነሱ መካከል, በራሳቸው የሚመሩየፎቶ ኤሌክትሪክ ማወቂያያለ ውጫዊ ተጨማሪ የኃይል አቅርቦት ራሱን ችሎ መሥራት የሚችል ቺፕ ልዩ በሆነው አፈፃፀሙ (እንደ ኢነርጂ ነፃነት፣ ከፍተኛ ስሜታዊነት እና መረጋጋት ወዘተ) በኢንፍራሬድ ማወቂያ መስክ ሰፊ ትኩረትን ስቧል። በአንጻሩ እንደ ሲሊከን ላይ የተመሰረቱ ወይም ጠባብ ባንድጋፕ ሴሚኮንዳክተር ላይ የተመረኮዙ ኢንፍራሬድ ቺፖችን የመሳሰሉ ባህላዊ የፎቶ ኤሌክትሪክ ማወቂያ ቺፖችን የፎቶcurrentsን ለማምረት የፎቶ ማመንጫ ተሸካሚዎችን መለያየት ለመንዳት ተጨማሪ የአድሎአዊ ቮልቴጅን ብቻ ሳይሆን የሙቀት ድምጽን ለመቀነስ እና ምላሽ ሰጪነትን ለማሻሻል ተጨማሪ የማቀዝቀዣ ዘዴዎችን ይፈልጋሉ። ስለዚህ ለወደፊቱ የኢንፍራሬድ ማወቂያ ቺፖችን አዲስ ጽንሰ-ሀሳቦችን እና መስፈርቶችን ማሟላት አስቸጋሪ ሆኗል, ለምሳሌ ዝቅተኛ የኃይል ፍጆታ, አነስተኛ መጠን, ዝቅተኛ ዋጋ እና ከፍተኛ አፈፃፀም.

በቅርቡ፣ ከቻይና እና ስዊድን የተውጣጡ የምርምር ቡድኖች በግራፊን ናኖሪባን (ጂኤንአር) ፊልሞች/አሉሚና/ነጠላ ክሪስታል ሲሊከን ላይ የተመሰረተ ልቦለድ ፒን heterojunction በራስ የሚመራ አጭር ሞገድ ኢንፍራሬድ (SWIR) የፎቶ ኤሌክትሪክ ማወቂያ ቺፕ አቅርበዋል። በተለዋዋጭ በይነገጽ እና አብሮ በተሰራው የኤሌትሪክ መስክ በተቀሰቀሰው የኦፕቲካል ጌቲንግ ተፅእኖ ጥምር ውጤት ቺፑ እጅግ በጣም ከፍተኛ ምላሽ እና የማወቂያ አፈጻጸምን በዜሮ አድልዎ ቮልቴጅ አሳይቷል። የፎቶ ኤሌክትሪክ ማወቂያ ቺፕ በራስ የመመራት ሁነታ እስከ 75.3 ኤ/ወ ድረስ የምላሽ ፍጥነት፣ የ 7.5 × 10¹⁴ ጆንስ የመለየት ፍጥነት እና የውጪ ኳንተም ብቃት ወደ 104% የሚጠጋ ሲሆን ይህም ተመሳሳይ አይነት ሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ቺፖችን የመለየት አፈጻጸምን በ 7 ትዕዛዝ መጠን ያሻሽላል። በተጨማሪም፣ በተለመደው የማሽከርከር ዘዴ፣ የቺፑ ምላሽ መጠን፣ የመለየት መጠን እና የውጪ ኳንተም ቅልጥፍና ሁሉም እስከ 843 A/W፣ 10¹⁵ ጆንስ እና 105% እንደቅደም ተከተላቸው፣ ሁሉም በአሁኑ ጊዜ በምርምር የተዘገበው ከፍተኛ እሴቶች ናቸው። ይህ በእንዲህ እንዳለ፣ ይህ ጥናት የፎቶ ኤሌክትሪክ ማወቂያ ቺፑን በኦፕቲካል ኮሙኒኬሽን እና በኢንፍራሬድ ኢሜጂንግ መስክ ያለውን የገሃዱ አለም አተገባበር አሳይቷል።

በግራፊን ናኖሪቦንስ /አል₂O₃/ ነጠላ ክሪስታል ሲሊከን ላይ በመመስረት የፎቶ ኤሌክትሪክን የፎቶ ኤሌክትሪክ አፈፃፀም ስልታዊ በሆነ መንገድ ለማጥናት ተመራማሪዎች የማይንቀሳቀስ (የአሁኑን ቮልቴጅ ከርቭ) እና ተለዋዋጭ ባህሪ ምላሾችን (የአሁኑ ጊዜ ከርቭ) ሞክረዋል። የግራፊን ናኖሪቦን /Al₂O₃/ ሞኖክሪስተላይን ሲሊከን ሄትሮስትራክቸር ፎቶ ዳሰተር በተለያዩ የአድልዎ ቮልቴጅ ውስጥ ያለውን የጨረር ምላሽ ባህሪያት ስልታዊ በሆነ መልኩ ለመገምገም፣ ተመራማሪዎች የመሣሪያውን ተለዋዋጭ ወቅታዊ ምላሽ በ0 V፣ -1 V፣ -3 V እና -5 V አድሏዊነት፣ የጨረር ሃይል ጥግግት 8.μW² ሴ.ሜ. የፎቶ አንጓው በተገላቢጦሽ አድልዎ ይጨምራል እና ፈጣን ምላሽ ፍጥነት በሁሉም የአድልዎ ቮልቴጅ ያሳያል።

በመጨረሻም ተመራማሪዎቹ የኢሜጂንግ ስርዓትን ፈጥረው በአጭር ሞገድ ኢንፍራሬድ ላይ በራስ የሚተዳደር ምስል በተሳካ ሁኔታ አሳክተዋል። ስርዓቱ በዜሮ አድልዎ ስር ይሰራል እና ምንም አይነት የኃይል ፍጆታ የለውም. የፎቶ ዳሳሹን የማሳየት ችሎታ በጥቁር ጭምብል "T" ፊደል (በስእል 1 እንደሚታየው) በመጠቀም ተገምግሟል.

በማጠቃለያው ይህ ጥናት በግራፊን ናኖሪብቦን ላይ ተመስርተው በራሳቸው የሚንቀሳቀሱ የፎቶ ዳሳሾችን በተሳካ ሁኔታ ፈጥሯል እና ከፍተኛ የምላሽ መጠን አግኝቷል። ይህ በእንዲህ እንዳለ ተመራማሪዎቹ የዚህን የኦፕቲካል ግንኙነት እና የምስል ችሎታዎች በተሳካ ሁኔታ አሳይተዋልበጣም ምላሽ ሰጪ የፎቶ ዳሳሽ. ይህ የምርምር ውጤት ለግራፊን ናኖሪብቦን እና በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ የኦፕቶኤሌክትሮኒካዊ መሣሪያዎችን ለማምረት ተግባራዊ አቀራረብን ብቻ ሳይሆን ጥሩ አፈፃፀም በራስ-የሚሠራ አጭር-ሞገድ ኢንፍራሬድ የፎቶ ዳሳሾችን ያሳያል።