नया उच्च संवेदनशीलता वाला फोटोडिटेक्टर

नयाउच्च संवेदनशीलता वाला फोटोडिटेक्टर

हाल ही में, चीनी विज्ञान अकादमी (सीएएस) की एक शोध टीम ने पॉलीक्रिस्टलाइन गैलियम-समृद्ध गैलियम ऑक्साइड सामग्री (पीजीआर-जीएओएक्स) पर आधारित उच्च संवेदनशीलता और उच्च प्रतिक्रिया गति के लिए पहली बार एक नई डिजाइन रणनीति प्रस्तावित की है।फोटोडिटेक्टरयुग्मित इंटरफ़ेस पायरोइलेक्ट्रिक और फोटोकंडक्टिविटी प्रभावों के माध्यम से, और संबंधित शोध एडवांस्ड मैटेरियल्स हाई-एनर्जी में प्रकाशित हुआ था।फोटोइलेक्ट्रिक डिटेक्टर(गहरे पराबैंगनी (डीयूवी) से एक्स-रे बैंड तक के लिए) राष्ट्रीय सुरक्षा, चिकित्सा और औद्योगिक विज्ञान सहित विभिन्न क्षेत्रों में महत्वपूर्ण हैं।

हालांकि, सिलिकॉन (Si) और अल्फा-सेलेनियम (α-Se) जैसे वर्तमान अर्धचालक पदार्थों में उच्च रिसाव धारा और कम एक्स-रे अवशोषण गुणांक जैसी समस्याएं हैं, जो उच्च-प्रदर्शन पहचान की आवश्यकताओं को पूरा करने में कठिनाई पैदा करती हैं। इसके विपरीत, व्यापक बैंड गैप (WBG) वाले अर्धचालक गैलियम ऑक्साइड पदार्थ उच्च-ऊर्जा फोटोइलेक्ट्रिक पहचान के लिए अपार संभावनाएं प्रदर्शित करते हैं। हालांकि, पदार्थ की ओर अपरिहार्य गहरे स्तर के ट्रैप और उपकरण संरचना पर प्रभावी डिजाइन की कमी के कारण, व्यापक बैंड गैप वाले अर्धचालकों पर आधारित उच्च संवेदनशीलता और उच्च प्रतिक्रिया गति वाले उच्च ऊर्जा फोटॉन डिटेक्टरों को साकार करना चुनौतीपूर्ण है। इन चुनौतियों का समाधान करने के लिए, चीन में एक शोध दल ने पहली बार PGR-GaOX पर आधारित एक पायरोइलेक्ट्रिक फोटोकंडक्टिव डायोड (PPD) डिजाइन किया है। इंटरफ़ेस पायरोइलेक्ट्रिक प्रभाव को फोटोकंडक्टिविटी प्रभाव के साथ जोड़कर, पहचान प्रदर्शन में उल्लेखनीय सुधार किया गया है। PPD ने DUV और X-किरणों दोनों के प्रति उच्च संवेदनशीलता प्रदर्शित की, जिसकी प्रतिक्रिया दर क्रमशः 104A/W और 105μC×Gyair⁻¹/cm² तक थी, जो समान सामग्रियों से बने पिछले डिटेक्टरों की तुलना में 100 गुना से अधिक है। इसके अतिरिक्त, PGR-GaOX रिक्तीकरण क्षेत्र की ध्रुवीय समरूपता के कारण उत्पन्न इंटरफ़ेस पायरोइलेक्ट्रिक प्रभाव डिटेक्टर की प्रतिक्रिया गति को 105 गुना बढ़ाकर 0.1ms तक कर सकता है। पारंपरिक फोटोडायोड की तुलना में, स्व-संचालित मोड PPDS प्रकाश स्विचिंग के दौरान पायरोइलेक्ट्रिक क्षेत्रों के कारण उच्च लाभ उत्पन्न करते हैं।

इसके अतिरिक्त, PPD बायस मोड में काम कर सकता है, जहाँ गेन बायस वोल्टेज पर अत्यधिक निर्भर करता है, और बायस वोल्टेज बढ़ाकर अल्ट्रा-हाई गेन प्राप्त किया जा सकता है। कम ऊर्जा खपत और उच्च संवेदनशीलता वाले इमेजिंग एन्हांसमेंट सिस्टम में PPD की अपार अनुप्रयोग क्षमता है। यह कार्य न केवल यह सिद्ध करता है कि GaOX एक आशाजनकउच्च ऊर्जा फोटोडिटेक्टरन केवल यह एक सामग्री प्रदान करता है, बल्कि उच्च प्रदर्शन वाले उच्च ऊर्जा फोटोडिटेक्टरों को साकार करने के लिए एक नई रणनीति भी प्रदान करता है।