कम सीमा अवरक्त हिमस्खलन फोटो डिटेक्टर

कम सीमा अवरक्तहिमस्खलन फोटो डिटेक्टर

इन्फ्रारेड हिमस्खलन फोटो डिटेक्टर (एपीडी फोटोडिटेक्टर) एक वर्ग हैअर्धचालक फोटोइलेक्ट्रिक उपकरणजो टकराव आयनीकरण प्रभाव के माध्यम से उच्च लाभ उत्पन्न करते हैं, ताकि कुछ फोटॉन या यहां तक ​​कि एकल फोटॉन की पहचान करने की क्षमता प्राप्त की जा सके। हालांकि, पारंपरिक एपीडी फोटोडिटेक्टर संरचनाओं में, गैर-संतुलन वाहक बिखराव प्रक्रिया ऊर्जा हानि की ओर ले जाती है, जैसे कि हिमस्खलन सीमा वोल्टेज को आमतौर पर 50-200 वी तक पहुंचने की आवश्यकता होती है। यह डिवाइस के ड्राइव वोल्टेज और रीडआउट सर्किट डिज़ाइन पर उच्च मांग डालता है, जिससे लागत बढ़ती है और व्यापक अनुप्रयोग सीमित होते हैं।

हाल ही में, चीनी अनुसंधान ने कम हिमस्खलन सीमा वोल्टेज और उच्च संवेदनशीलता के साथ अवरक्त डिटेक्टर के पास हिमस्खलन की एक नई संरचना का प्रस्ताव दिया है। परमाणु परत के स्व-डोपिंग होमोजंक्शन के आधार पर, हिमस्खलन फोटोडिटेक्टर इंटरफ़ेस दोष स्थिति द्वारा प्रेरित हानिकारक बिखराव को हल करता है जो विषमता में अपरिहार्य है। इस बीच, अनुवाद समरूपता टूटने से प्रेरित मजबूत स्थानीय "पीक" विद्युत क्षेत्र का उपयोग वाहकों के बीच कूलम्ब इंटरैक्शन को बढ़ाने, ऑफ-प्लेन फोनन मोड पर हावी बिखराव को दबाने और गैर-संतुलन वाहकों की उच्च दोहरीकरण दक्षता प्राप्त करने के लिए किया जाता है। कमरे के तापमान पर, दहलीज ऊर्जा सैद्धांतिक सीमा Eg (Eg अर्धचालक का बैंड गैप है) के करीब है और अवरक्त हिमस्खलन डिटेक्टर की पहचान संवेदनशीलता 10000 फोटॉन स्तर तक है।

यह अध्ययन परमाणु-परत स्व-डोप्ड टंगस्टन डाइसेलेनाइड (WSe₂) होमोजंक्शन (दो-आयामी संक्रमण धातु चाल्कोजेनाइड, TMD) पर आधारित है, जो चार्ज वाहक हिमस्खलन के लिए लाभ माध्यम के रूप में है। स्थानिक अनुवाद समरूपता को उत्परिवर्ती होमोजंक्शन इंटरफ़ेस पर एक मजबूत स्थानीय "स्पाइक" विद्युत क्षेत्र को प्रेरित करने के लिए एक स्थलाकृति चरण उत्परिवर्तन को डिज़ाइन करके प्राप्त किया जाता है।

इसके अलावा, परमाणु मोटाई फोनन मोड द्वारा हावी बिखराव तंत्र को दबा सकती है, और बहुत कम नुकसान के साथ गैर-संतुलन वाहक के त्वरण और गुणन प्रक्रिया को साकार कर सकती है। यह कमरे के तापमान पर हिमस्खलन सीमा ऊर्जा को सैद्धांतिक सीमा यानी अर्धचालक सामग्री बैंडगैप के करीब लाता है। हिमस्खलन सीमा वोल्टेज को 50 V से घटाकर 1.6 V कर दिया गया, जिससे शोधकर्ताओं को हिमस्खलन को चलाने के लिए परिपक्व कम वोल्टेज डिजिटल सर्किट का उपयोग करने की अनुमति मिली।फोटोडिटेक्टरसाथ ही ड्राइव डायोड और ट्रांजिस्टर। यह अध्ययन कम सीमा वाले हिमस्खलन गुणन प्रभाव के डिजाइन के माध्यम से गैर-संतुलन वाहक ऊर्जा के कुशल रूपांतरण और उपयोग को साकार करता है, जो अगली पीढ़ी के अत्यधिक संवेदनशील, कम सीमा और उच्च लाभ वाले हिमस्खलन अवरक्त पहचान प्रौद्योगिकी के विकास के लिए एक नया परिप्रेक्ष्य प्रदान करता है।