Nuevofotodetector de alta sensibilidad
Recientemente, un equipo de investigación de la Academia China de Ciencias (CAS) basado en materiales de óxido de galio policristalino rico en galio (PGR-GaOX) propuso por primera vez una nueva estrategia de diseño para alta sensibilidad y alta velocidad de respuesta.fotodetectormediante efectos piroeléctricos y fotoconductivos acoplados en la interfaz, y la investigación relevante se publicó en Advanced Materials. Alta energíadetectores fotoeléctricos(para bandas del ultravioleta profundo (DUV) a rayos X) son fundamentales en una variedad de campos, incluida la seguridad nacional, la medicina y la ciencia industrial.
Sin embargo, los materiales semiconductores actuales como Si y α-Se tienen los problemas de gran corriente de fuga y bajo coeficiente de absorción de rayos X, lo que es difícil de satisfacer las necesidades de detección de alto rendimiento. Por el contrario, los materiales semiconductores de óxido de galio de banda ancha (WBG) muestran un gran potencial para la detección fotoeléctrica de alta energía. Sin embargo, debido a la inevitable trampa de nivel profundo en el lado del material y la falta de diseño efectivo en la estructura del dispositivo, es un desafío lograr detectores de fotones de alta energía de alta sensibilidad y alta velocidad de respuesta basados en semiconductores de banda ancha. Para abordar estos desafíos, un equipo de investigación en China ha diseñado un diodo fotoconductor piroeléctrico (PPD) basado en PGR-GaOX por primera vez. Al acoplar el efecto piroeléctrico de la interfaz con el efecto de la fotoconductividad, el rendimiento de detección mejora significativamente. El PPD mostró una alta sensibilidad tanto al DUV como a los rayos X, con tasas de respuesta de hasta 10⁻¹ A/W y 10⁻¹ μC × Gyair⁻¹/cm², respectivamente, más de 100 veces superiores a las de detectores anteriores fabricados con materiales similares. Además, el efecto piroeléctrico de la interfaz, causado por la simetría polar de la región de agotamiento PGR-GaOX, puede aumentar la velocidad de respuesta del detector en 10⁻¹ veces, hasta 0,1 ms. En comparación con los fotodiodos convencionales, los PPDS en modo autoalimentado producen mayores ganancias gracias a los campos piroeléctricos durante la conmutación de la luz.
Además, el PPD puede operar en modo de polarización, donde la ganancia depende en gran medida del voltaje de polarización, y se puede lograr una ganancia ultraalta aumentando dicho voltaje. El PPD tiene un gran potencial de aplicación en sistemas de mejora de imágenes de bajo consumo energético y alta sensibilidad. Este trabajo no solo demuestra que el GaOX es un prometedor...fotodetector de alta energíamaterial, sino que también proporciona una nueva estrategia para realizar fotodetectores de alta energía y alto rendimiento.
Hora de publicación: 10 de septiembre de 2024