Самаранокии баланди худкорфотодетектори инфрасурх
инфрасурхфотодетектордорои хусусиятҳои қобилияти қавии зидди мудохила, қобилияти шинохти ҳадафҳо, амалиёти ҳар як ҳаво ва пинҳонкунии хуб. Он дар соҳаҳо, аз қабили тиб, ҳарбӣ, технологияи кайҳонӣ ва муҳандисии муҳити зист нақши рӯзафзун дорад. Дар байни онҳо, худидоракуниимуайянкунии фотоэлектрикӣчип, ки мустақилона бидуни таъминоти барқи иловагии беруна кор карда метавонад, бинобар иҷрои беназири худ (масалан, истиқлолияти энергетикӣ, ҳассосият ва устувории баланд ва ғайра) таваҷҷӯҳи васеъро дар соҳаи муайянкунии инфрасурх ҷалб кардааст. Баръакси ин, микросхемаҳои анъанавии муайянкунии фотоэлектрикӣ, аз қабили микросхемаҳои инфрасурх дар асоси кремний ё нимноқилҳои танг, на танҳо ба шиддати изофии изофӣ барои ҷудо кардани интиқолдиҳандагони фотогенератсионӣ барои тавлиди фотоҷараён ниёз доранд, балки барои коҳиш додани садои гармӣ ва беҳтар кардани посух ба системаҳои иловагии хунуккунӣ ниёз доранд. Аз ин рӯ, дар оянда қонеъ кардани консепсияҳо ва талаботи нави насли ояндаи микросхемаҳои детектории инфрасурх, ба монанди истеъмоли ками нерӯи барқ, андозаи хурд, арзиши паст ва иҷрои баланд душвор шудааст.
Ба наздикӣ, гурӯҳҳои тадқиқотӣ аз Чин ва Шветсия як чипи нави гетероҷюнксияи худгардонандаи инфрасурхи кӯтоҳи мавҷи (SWIR) дар асоси филмҳои графен нанориббон (GNR) / алюминий оксид / кремнийи яккристаллро пешниҳод карданд. Дар зери таъсири якҷояи эффекти дарвозаи оптикӣ, ки тавассути интерфейси гетерогенӣ ва майдони барқии дарунсохт ба вуҷуд омадааст, чип вокуниши ултра баланд ва иҷрои муайянкуниро дар шиддати сифр нишон дод. Чипи муайянкунии фотоэлектрикӣ дорои суръати вокуниш то 75,3 А/Вт дар ҳолати худкор, суръати кашфи 7,5 × 10¹⁴ Ҷонс ва самаранокии квантии беруна ба 104% наздик шуда, кори ошкоркунии ҳамон навъи микросхемаҳои бар кремнийро то 7 дараҷаи рекордӣ беҳтар мекунад. Илова бар ин, дар ҳолати муқаррарии гардонанда, суръати вокуниши чип, суръати кашф ва самаранокии квантии беруна мутаносибан то 843 A/W, 10¹⁵ Ҷонс ва 105% баланд аст, ки ҳамаи ин арзишҳои баландтарин дар таҳқиқоти ҷорӣ мебошанд. Дар ҳамин ҳол, ин тадқиқот инчунин татбиқи воқеии чипи детектории фотоэлектриро дар соҳаҳои алоқаи оптикӣ ва тасвири инфрасурх нишон дода, потенсиали бузурги татбиқи онро нишон дод.
Барои ба таври мунтазам омӯхтани кори фотоэлектрикии фотодетектор дар асоси нанориббонҳои графен /Al₂O₃/ кремнийи монокристалл, муҳаққиқон аксуламалҳои хоси статикӣ (каҷи шиддати ҷорӣ) ва динамикӣ (каҷи вақти ҷорӣ)-ро санҷиданд. Барои ба таври мунтазам арзёбии хусусиятҳои аксуламалҳои оптикии нанориббони графен /Al₂O₃/ фотодетектори гетероструктураи кремнийи монокристаллӣ дар зери шиддатҳои гуногун, муҳаққиқон аксуламали ҷараёни динамикии дастгоҳро дар ғаразҳои 0 В, -1 В, -3 В ва -5 В бо қувваи оптикии зичии оптикии 8 μW / 1,5 см чен карданд. Фотоҷараён бо ғарази баръакс зиёд мешавад ва суръати вокуниши зудро дар ҳама шиддатҳои ғаразнок нишон медиҳад.
Ниҳоят, муҳаққиқон як системаи тасвириро сохтанд ва бомуваффақият ба тасвири худидоракунии инфрасурхҳои кӯтоҳ ноил шуданд. Система дар зери ғарази сифр кор мекунад ва умуман истеъмоли энергия надорад. Қобилияти тасвирии фотодетектор бо истифода аз ниқоби сиёҳ бо намунаи ҳарфи "T" баҳо дода шуд (тавре ки дар расми 1 нишон дода шудааст).
Хулоса, ин пажӯҳиш бомуваффақият фотодетекторҳои худкорро дар асоси нанориббонҳои графен сохтааст ва ба сатҳи рекордии вокуниш ноил гардид. Дар ҳамин ҳол, муҳаққиқон қобилиятҳои алоқаи оптикӣ ва тасвири ин дастгоҳро бомуваффақият нишон доданд.фотодетектори хеле ҷавобгӯ. Ин дастоварди тадқиқот на танҳо равиши амалии таҳияи нанориббонҳои графен ва дастгоҳҳои оптоэлектроникии кремнийро фароҳам меорад, балки кори аълои онҳоро ҳамчун фотодетекторҳои инфрасурхи кӯтоҳмавҷи худкор нишон медиҳад.
Вақти фиристодан: апрел-28-2025