नया उच्च संवेदनशीलता फोटोडिटेक्टर

नयाउच्च संवेदनशीलता फोटोडिटेक्टर

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

हालांकि, Si और α-Se जैसे मौजूदा अर्धचालक पदार्थों में बड़े रिसाव धारा और कम एक्स-रे अवशोषण गुणांक की समस्याएं हैं, जो उच्च प्रदर्शन का पता लगाने की जरूरतों को पूरा करना मुश्किल है। इसके विपरीत, वाइड-बैंड गैप (WBG) अर्धचालक गैलियम ऑक्साइड पदार्थ उच्च ऊर्जा फोटोइलेक्ट्रिक डिटेक्शन के लिए बड़ी क्षमता दिखाते हैं। हालांकि, सामग्री पक्ष पर अपरिहार्य गहरे स्तर के जाल और डिवाइस संरचना पर प्रभावी डिजाइन की कमी के कारण, वाइड-बैंड गैप अर्धचालकों के आधार पर उच्च संवेदनशीलता और उच्च प्रतिक्रिया गति 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 PPD ने DUV और X-किरणों, दोनों के प्रति उच्च संवेदनशीलता प्रदर्शित की, जिनकी प्रतिक्रिया दर क्रमशः 104A/W और 105μC×Gyair-1/cm2 तक थी, जो समान सामग्रियों से बने पिछले डिटेक्टरों की तुलना में 100 गुना अधिक थी। इसके अतिरिक्त, PGR-GaOX अवक्षय क्षेत्र की ध्रुवीय समरूपता के कारण उत्पन्न इंटरफ़ेस पायरोइलेक्ट्रिक प्रभाव डिटेक्टर की प्रतिक्रिया गति को 105 गुना बढ़ाकर 0.1ms 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 अलावा, PPD बायस मोड में भी काम कर सकता है, जहाँ लाभ बायस वोल्टेज पर अत्यधिक निर्भर होता है, और बायस वोल्टेज बढ़ाकर अति-उच्च लाभ प्राप्त किया जा सकता है। कम ऊर्जा खपत और उच्च संवेदनशीलता वाले इमेजिंग एन्हांसमेंट सिस्टम में PPD के अनुप्रयोग की अपार संभावनाएँ हैं। यह कार्य न केवल यह सिद्ध करता है कि GaOX एक आशाजनकउच्च ऊर्जा फोटोडिटेक्टरयह न केवल उच्च प्रदर्शन वाले उच्च ऊर्जा फोटोडिटेक्टरों को साकार करने के लिए एक नई रणनीति भी प्रदान करता है।