Биполярии дученакафотодетектори тарма
Фотодетектори дученакаи тарма (Фотодетектори APD) ба муайян кардани садои ултра паст ва ҳассосияти баланд ноил мешавад
Муайян кардани ҳассосияти баланд аз чанд фотон ё ҳатто фотонҳои ягона дурнамои муҳими татбиқро дар чунин соҳаҳо, аз қабили тасвири сусти рӯшноӣ, зеҳни дурдаст ва телеметрия ва иртиботи квантӣ дорад. Дар байни онхо фотодетектори тарма (АПД) бо хусусиятхои хачми хурд, самарабахшии баланд ва ба осонй пайваст шуданаш дар сохаи тадкикоти асбобхои оптоэлектроний самти мухим гардид. Таносуби сигнал ба садо (SNR) нишондиҳандаи муҳими фотодетектори APD мебошад, ки фоидаи баланд ва ҷараёни пасти торикро талаб мекунад. Тадқиқот оид ба гетероидҳои ван дер Ваалс маводи дученака (2D) дурнамои васеъро дар рушди APD-ҳои баландсифат нишон медиҳад. Муҳаққиқон аз Чин маводи нимноқили биполярии дученакаи WSe₂-ро ҳамчун маводи ҳассос интихоб карданд ва фотодетектори APD-ро бо сохтори Pt/WSe₂/Ni, ки вазифаи беҳтарини кориро дорад, бодиққат омода сохтанд, то мушкилоти хоси садои фотектори анъанавии APD ҳал карда шавад.
Гурӯҳи тадқиқотӣ як фотодетектори тармаро дар асоси сохтори Pt/WSe₂/Ni пешниҳод кард, ки ба ошкоркунии хеле ҳассос сигналҳои рӯшноӣ дар сатҳи fW дар ҳарорати хонагӣ ноил шуд. Онхо материали ду-ченакаи нимнокили WSe₂-ро интихоб карданд, ки хосиятхои аълои электрики дорад ва материалхои электроди Pt ва Ni-ро якчоя карда, навъи нави фотодетектори тармаро бомуваффакият кор карда баромаданд. Бо дақиқ оптимизатсия кардани функсияи корӣ, ки дар байни Pt, WSe₂ ва Ni мувофиқанд, механизми нақлиёт тарҳрезӣ шудааст, ки метавонад интиқолдиҳандаҳои торикро ба таври муассир банд кунад ва ба таври интихобӣ имкон диҳад, ки интиқолдиҳандагони фотогенератсионӣ аз убур кунанд. Ин механизм садои аз ҳад зиёдро, ки дар натиҷаи ионизатсияи таъсири интиқолдиҳанда ба вуҷуд омадааст, ба таври қобили мулоҳиза коҳиш медиҳад ва ба фотодетектор имкон медиҳад, ки дар сатҳи бениҳоят пасти садо ба муайянкунии сигнали оптикии ҳассос ноил шавад.
Сипас, барои равшан кардани механизми таъсири тармафароӣ, ки аз майдони заъфи барқ ба вуҷуд омадааст, муҳаққиқон дар аввал мутобиқати функсияҳои кории хоси металлҳои гуногунро бо WSe₂ арзёбӣ карданд. Силсилаи дастгоххои металл-нимнокил-металлй (МСМ) бо электродхои гуногуни металлй сохта шуда, дар онхо озмоишхои дахлдор гузаронда шуданд. Илова бар ин, тавассути кам кардани паҳншавии интиқолдиҳанда пеш аз саршавии тарма, тасодуфии ионизатсияи таъсирро метавон коҳиш дод ва ба ин васила садоро коҳиш дод. Аз ин рӯ, санҷишҳои дахлдор гузаронида шуданд. Барои нишон додани минбаъдаи бартарии Pt/WSe₂/Ni APD дар робита ба хусусиятҳои вокуниши вақт, муҳаққиқон минбаъд паҳнои маҷрои -3 дБ-и дастгоҳро зери арзишҳои гуногуни афзоиши фотоэлектрикӣ арзёбӣ карданд.
Натиҷаҳои таҷрибавӣ нишон медиҳанд, ки детектори Pt/WSe₂/Ni қувваи эквиваленти садои ниҳоят пастро (NEP) дар ҳарорати хонагӣ нишон медиҳад, ки ҳамагӣ 8,07 fW/√Hz аст. Ин маънои онро дорад, ки детектор метавонад сигналҳои оптикии ниҳоят заифро муайян кунад. Илова бар ин, ин дастгоҳ метавонад дар басомади модуляцияи 20 кГц бо фоидаи баланди 5×10⁵ устувор кор карда, мушкили техникии детекторҳои анъанавии фотоэлектрикро бомуваффақият ҳал кунад, ки мувозинати баланд ва фарохмаҷро душвор аст. Интизор меравад, ки ин хусусият дар барномаҳое, ки фоидаи баланд ва садои камро талаб мекунанд, бартариҳои назаррасро фароҳам меорад.
Ин тадқиқот нақши муҳими муҳандисии моддӣ ва оптимизатсияи интерфейсро дар баланд бардоштани самаранокии кор нишон медиҳадфотодетекторхо. Тавассути тарҳи оқилонаи электродҳо ва маводи дученака, таъсири муҳофизаткунандаи интиқолдиҳандагони торик ба даст оварда шудааст, ки дахолати садоро ба таври назаррас коҳиш медиҳад ва самаранокии ошкоркуниро боз ҳам беҳтар мекунад.
Самаранокии ин детектор на танҳо дар хусусиятҳои фотоэлектрикӣ инъикос меёбад, балки инчунин дурнамои васеъи татбиқ дорад. Бо бастани самараноки ҷараёни торик дар ҳарорати хонагӣ ва азхудкунии самараноки интиқолдиҳандагони фотогенератсионӣ, ин детектор махсусан барои ошкор кардани сигналҳои заиф дар соҳаҳо, ба монанди мониторинги муҳити зист, мушоҳидаи астрономӣ ва иртиботи оптикӣ мувофиқ аст. Ин комьёбии тадкикотй на танхо идеяхои навро оид ба кор карда баромадани фотодетекторхои материалхои кам-ченак таъмин мекунад, балки инчунин барои тадкикот ва коркарди ояндаи асбобхои оптоэлектроникии сермахсул ва камкувват маълумотномахои нав медихад.
Вақти фиристодан: июн-18-2025