Lágt þröskuld innrauður snjóflóðaljósnemi

Lágt þröskuld innrauttsnjóflóðaljósnemi

Innrauða snjóflóðaljósneminn (APD ljósnemi) er flokkur afhálfleiðara ljósrafmagnstækisem framleiða mikinn ávinning með árekstrarjónunaráhrifum, til að ná fram greiningargetu fárra ljóseinda eða jafnvel einstakra ljóseinda. Hins vegar, í hefðbundnum APD ljósnemauppbyggingum, leiðir dreifingarferlið sem ekki er í jafnvægi til orkutaps, þannig að snjóflóðaþröskuldspennan þarf venjulega að ná 50-200 V. Þetta setur meiri kröfur um drifspennu tækisins og hönnun lestrarrása, sem eykur kostnað og takmarkar víðtækari notkun.

Nýlega hafa kínverskar rannsóknir lagt til nýja uppbyggingu snjóflóðaskynjara nálægt innrauðum geislum með lágum snjóflóðaþröskuldsspennu og mikilli næmni. Byggt á sjálfdópunar samskeyti atómlagsins, leysir snjóflóðaskynjarinn skaðlega dreifingu sem orsakast af gallaástandi við tengifleti, sem er óhjákvæmilegt í samskeytum. Á sama tíma er sterkt staðbundið „topp“ rafsvið, sem myndast við rof á þýðingarsamhverfu, notað til að auka Coulomb-víxlverkun milli flutningsaðila, bæla niður dreifingu sem er stjórnað af fonónum utan plans og ná fram mikilli tvöföldunarnýtni flutningsaðila sem ekki eru í jafnvægi. Við stofuhita er þröskuldsorkan nálægt fræðilegu mörkunum Eg (Eg er bandbil hálfleiðarans) og skynjunarnæmi innrauða snjóflóðaskynjarans er allt að 10.000 ljóseindastig.

Þessi rannsókn byggir á sjálfdópuðu wolfram díseleníði (WSe₂) samtengingu atómlags (tvívítt umskiptamálm kalkógeníð, TMD) sem styrkingarmiðli fyrir snjóflóð hleðsluflutningsaðila. Brot á rúmfræðilegri þýðingarsamhverfu er náð með því að hanna stökkbreytingu í landslagi til að valda sterku staðbundnu „toppi“ rafsviði við tengiflöt stökkbreytingarinnar.

Að auki getur atómþykktin bælt niður dreifingarferlið sem fonónhamurinn ræður ríkjum í og ​​framkvæmt hröðunar- og margföldunarferli ójafnvægisflutnings með mjög litlu tapi. Þetta færir snjóflóðaþröskuldorkuna við stofuhita nálægt fræðilegum mörkum, þ.e. bandbilinu í hálfleiðaraefninu, t.d. Snjóflóðaþröskuldsspennan var lækkuð úr 50 V í 1,6 V, sem gerir vísindamönnum kleift að nota þroskaðar lágspennurafrásir til að knýja snjóflóðið.ljósnemisem og knýja díóður og smára. Þessi rannsókn gerir sér grein fyrir skilvirkri umbreytingu og nýtingu á ójafnvægisburðarorku með hönnun á margföldunaráhrifum snjóflóða með lágum þröskuldi, sem veitir nýtt sjónarhorn á þróun næstu kynslóðar mjög næmrar, lágþröskulds og mikils ávinnings af snjóflóðaskynjunartækni með innrauðri geislun.