Nyligen föreslog ett forskarteam vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) baserat på polykristallina galliumrika galliumoxidmaterial (PGR-GaOX) för första gången en ny designstrategi för hög känslighet och hög svarshastighet.fotodetektorgenom kopplade gränssnittspyroelektriska och fotokonduktiva effekter, och den relevanta forskningen publicerades i Advanced Materials. Högenergifotoelektriska detektorer(för djupa ultravioletta (DUV) till röntgenband) är avgörande inom en mängd olika områden, inklusive nationell säkerhet, medicin och industrivetenskap.
Nuvarande halvledarmaterial som Si och α-Se har dock problem med hög läckström och låg röntgenabsorptionskoefficient, vilket gör det svårt att möta behoven för högpresterande detektion. Däremot uppvisar galliumoxidmaterial med bredbandsgap (WBG) stor potential för högenergisk fotoelektrisk detektion. På grund av den oundvikliga djupnivåfällan på materialsidan och bristen på effektiv design av enhetsstrukturen är det dock utmanande att realisera högkänsliga och högresponshastighets högenergifotondetektorer baserade på halvledare med bredbandsgap. För att möta dessa utmaningar har ett forskarteam i Kina för första gången designat en pyroelektrisk fotokonduktiv diod (PPD) baserad på PGR-GaOX. Genom att koppla den pyroelektriska effekten i gränssnittet till fotokonduktivitetseffekten förbättras detekteringsprestandan avsevärt. PPD visade hög känslighet för både DUV och röntgenstrålar, med svarsfrekvenser upp till 104A/W respektive 105μC×Gyair-1/cm2, mer än 100 gånger högre än tidigare detektorer gjorda av liknande material. Dessutom kan den pyroelektriska effekten i gränssnittet, orsakad av polarsymmetrin i PGR-GaOX-utarmningsregionen, öka detektorns svarshastighet med 105 gånger, till 0,1 ms. Jämfört med konventionella fotodioder producerar självförsörjande PPDS-lägen högre förstärkningar på grund av pyroelektriska fält under ljusomkoppling.
Dessutom kan PPD fungera i bias-läge, där förstärkningen är starkt beroende av biasspänningen, och ultrahög förstärkning kan uppnås genom att öka biasspänningen. PPD har stor tillämpningspotential i bildförbättringssystem med låg energiförbrukning och hög känslighet. Detta arbete bevisar inte bara att GaOX är ett lovande alternativ.högenergifotodetektormaterial, men ger också en ny strategi för att realisera högpresterande högenergifotodetektorer.
Publiceringstid: 10 sep-2024