निम्न सीमा अवरक्त हिमस्खलन फोटोडिटेक्टर

निम्न सीमा अवरक्तहिमस्खलन फोटोडिटेक्टर

इन्फ्रारेड हिमस्खलन फोटोडिटेक्टर (एपीडी फोटोडिटेक्टर) एक वर्ग हैअर्धचालक प्रकाश-विद्युत उपकरणजो टक्कर आयनीकरण प्रभाव के माध्यम से उच्च लाभ उत्पन्न करते हैं, ताकि कुछ फोटॉनों या यहाँ तक कि एकल फोटॉनों की भी पहचान क्षमता प्राप्त की जा सके। हालाँकि, पारंपरिक APD फोटोडिटेक्टर संरचनाओं में, गैर-संतुलन वाहक प्रकीर्णन प्रक्रिया ऊर्जा हानि का कारण बनती है, जिससे हिमस्खलन सीमा वोल्टेज को आमतौर पर 50-200 V तक पहुँचने की आवश्यकता होती है। इससे उपकरण के ड्राइव वोल्टेज और रीडआउट सर्किट डिज़ाइन पर उच्च माँग आती 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 विषमजंक्शन में अपरिहार्य है। इस बीच, अनुवाद समरूपता भंग द्वारा प्रेरित मजबूत स्थानीय "पीक" विद्युत क्षेत्र का उपयोग वाहकों के बीच कूलम्ब इंटरैक्शन को बढ़ाने, ऑफ-प्लेन फोनन मोड हावी बिखराव को दबाने और गैर-संतुलन वाहकों की उच्च दोहरीकरण दक्षता प्राप्त करने के लिए किया जाता है। कमरे के तापमान पर, सीमा ऊर्जा सैद्धांतिक सीमा Eg (Eg अर्धचालक का बैंड गैप है) के करीब है और अवरक्त हिमस्खलन डिटेक्टर की पता लगाने की संवेदनशीलता 10000 फोटॉन स्तर तक है।

यह अध्ययन आवेश वाहक हिमस्खलन के लिए एक लाभ माध्यम के रूप में परमाणु-परत स्व-डोपित टंगस्टन डाइसेलेनाइड (WSe₂) होमोजंक्शन (द्वि-आयामी संक्रमण धातु चाल्कोजनाइड, TMD) पर आधारित है। उत्परिवर्ती होमोजंक्शन इंटरफ़ेस पर एक प्रबल स्थानीय "स्पाइक" विद्युत क्षेत्र प्रेरित करने के लिए एक स्थलाकृति चरण उत्परिवर्तन डिज़ाइन करके स्थानिक स्थानांतरण समरूपता भंग प्राप्त किया जाता है।

इसके अलावा, परमाणु मोटाई फ़ोनॉन मोड द्वारा प्रभावित प्रकीर्णन तंत्र को दबा सकती है, और बहुत कम हानि के साथ असंतुलित वाहक के त्वरण और गुणन प्रक्रिया को साकार कर सकती है। यह कमरे के तापमान पर हिमस्खलन सीमा ऊर्जा को सैद्धांतिक सीमा, यानी अर्धचालक पदार्थ 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 निम्न-वोल्टेज डिजिटल सर्किट का उपयोग करने की अनुमति मिली।फोटोडिटेक्टरसाथ ही ड्राइव डायोड और ट्रांजिस्टर भी। यह अध्ययन निम्न-सीमा हिमस्खलन गुणन प्रभाव के डिज़ाइन के माध्यम से असंतुलित वाहक ऊर्जा के कुशल रूपांतरण और उपयोग को साकार करता है, जो अगली पीढ़ी की अत्यधिक संवेदनशील, निम्न-सीमा और उच्च-लाभ हिमस्खलन अवरक्त पहचान तकनीक के विकास के लिए एक नया दृष्टिकोण प्रदान करता है।