Bipolar ສອງມິຕິເຄື່ອງກວດຈັບພາບຫິມະ avalanche
ເຄື່ອງກວດຈັບພາບຫິມະສອງມິຕິສອງມິຕິ polar (ເຄື່ອງກວດຈັບພາບ APD) ບັນລຸໄດ້ສິ່ງລົບກວນ ultra-low ແລະການກວດພົບຄວາມອ່ອນໄຫວສູງ
ການກວດຫາຄວາມອ່ອນໄຫວສູງຂອງ photons ຈໍານວນຫນ້ອຍຫຼືແມ້ກະທັ້ງ photons ດຽວມີຄວາມສົດໃສດ້ານການນໍາໃຊ້ທີ່ສໍາຄັນໃນຂົງເຂດເຊັ່ນ: ການຖ່າຍຮູບແສງສະຫວ່າງອ່ອນ, ການຮັບຮູ້ທາງໄກແລະ telemetry, ແລະການສື່ສານ quantum. ໃນບັນດາພວກເຂົາ, avalanche photodetector (APD) ໄດ້ກາຍເປັນທິດທາງທີ່ສໍາຄັນໃນພາກສະຫນາມຂອງການຄົ້ນຄວ້າອຸປະກອນ optoelectronic ເນື່ອງຈາກຄຸນລັກສະນະຂອງຂະຫນາດນ້ອຍ, ປະສິດທິພາບສູງແລະການເຊື່ອມໂຍງໄດ້ງ່າຍ. ອັດຕາສ່ວນສັນຍານຫາສຽງລົບກວນ (SNR) ແມ່ນຕົວຊີ້ວັດທີ່ສໍາຄັນຂອງເຄື່ອງກວດຈັບພາບຖ່າຍ APD, ເຊິ່ງຕ້ອງການການຮັບສູງ ແລະກະແສມືດຕໍ່າ. ການຄົ້ນຄວ້າກ່ຽວກັບ van der Waals heterojunctions ຂອງອຸປະກອນສອງມິຕິ (2D) ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມສົດໃສດ້ານຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການພັດທະນາຂອງ APDs ປະສິດທິພາບສູງ. ນັກຄົ້ນຄວ້າຈາກປະເທດຈີນໄດ້ເລືອກວັດສະດຸ semiconductor ສອງມິຕິ bipolar WSe₂ ເປັນວັດສະດຸທີ່ไวແສງ ແລະ ກະກຽມເຄື່ອງກວດຈັບຮູບຖ່າຍ APD ຢ່າງພິຖີພິຖັນດ້ວຍໂຄງສ້າງ Pt/Wse₂/Ni ທີ່ມີໜ້າທີ່ເຮັດວຽກທີ່ກົງກັນດີທີ່ສຸດ, ເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫາການເກີດສຽງລົບກວນຂອງເຄື່ອງກວດຈັບພາບ APD ແບບດັ້ງເດີມ.
ທີມວິໄຈໄດ້ສະເໜີເຄື່ອງກວດຈັບພາບຫິມະ avalanche photodetector ໂດຍອີງໃສ່ໂຄງສ້າງ Pt/Wse₂/Ni, ເຊິ່ງໄດ້ບັນລຸການກວດຫາສັນຍານແສງທີ່ອ່ອນໄຫວຫຼາຍໃນລະດັບ fW ຢູ່ທີ່ອຸນຫະພູມຫ້ອງ. ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ເລືອກວັດສະດຸ semiconductor ສອງມິຕິ WSe₂, ທີ່ມີຄຸນສົມບັດໄຟຟ້າທີ່ດີເລີດ, ແລະປະສົມປະສານວັດສະດຸ Pt ແລະ Ni electrode ເພື່ອພັດທະນາເຄື່ອງກວດຈັບພາບ avalanche ປະເພດໃຫມ່. ໂດຍການເພີ່ມປະສິດທິພາບການເຮັດວຽກທີ່ກົງກັນລະຫວ່າງ Pt, WSe₂ ແລະ Ni, ກົນໄກການຂົນສົ່ງໄດ້ຖືກອອກແບບໃຫ້ສາມາດສະກັດກັ້ນຜູ້ຂົນສົ່ງທີ່ມືດຢ່າງມີປະສິດຕິຜົນໃນຂະນະທີ່ເລືອກໃຫ້ຜູ້ຂົນສົ່ງທີ່ຜະລິດຈາກຮູບຖ່າຍຜ່ານ. ກົນໄກນີ້ຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນສິ່ງລົບກວນຫຼາຍເກີນໄປທີ່ເກີດຈາກ ionization ຜົນກະທົບຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການ, ເຮັດໃຫ້ photodetector ບັນລຸການກວດພົບສັນຍານ optical ທີ່ລະອຽດອ່ອນສູງໃນລະດັບສຽງທີ່ຕໍ່າທີ່ສຸດ.
ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ເພື່ອຊີ້ແຈງກົນໄກທີ່ຢູ່ເບື້ອງຫລັງຜົນກະທົບຂອງຫິມະຕົກທີ່ກະຕຸ້ນໂດຍພາກສະຫນາມໄຟຟ້າທີ່ອ່ອນແອ, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ປະເມີນເບື້ອງຕົ້ນກ່ຽວກັບຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ຂອງການເຮັດວຽກທີ່ມີປະສິດຕິຜົນຂອງໂລຫະຕ່າງໆທີ່ມີ WSe₂. ຊຸດຂອງອຸປະກອນໂລຫະ semiconductor-metal (MSM) ທີ່ມີ electrodes ໂລຫະທີ່ແຕກຕ່າງກັນໄດ້ຖືກ fabricated ແລະການທົດສອບທີ່ກ່ຽວຂ້ອງໄດ້ຖືກດໍາເນີນການກ່ຽວກັບພວກມັນ. ນອກຈາກນັ້ນ, ໂດຍການຫຼຸດຜ່ອນການກະແຈກກະຈາຍຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການກ່ອນທີ່ avalanche ເລີ່ມຕົ້ນ, ຄວາມສຸ່ມຂອງ ionization ຜົນກະທົບສາມາດໄດ້ຮັບການຫຼຸດຜ່ອນ, ດັ່ງນັ້ນການຫຼຸດຜ່ອນສິ່ງລົບກວນ. ດັ່ງນັ້ນ, ການທົດສອບທີ່ກ່ຽວຂ້ອງໄດ້ຖືກດໍາເນີນ. ເພື່ອສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມດີກວ່າຂອງ Pt/WSe₂/Ni APD ໃນແງ່ຂອງຄຸນລັກສະນະການຕອບສະຫນອງຂອງເວລາ, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ປະເມີນຕື່ມອີກກ່ຽວກັບແບນວິດ -3 dB ຂອງອຸປະກອນພາຍໃຕ້ມູນຄ່າການໄດ້ຮັບ photoelectric ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.
ຜົນການທົດລອງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າເຄື່ອງກວດຈັບ Pt/Wse₂/Ni ສະແດງພະລັງງານທຽບເທົ່າສຽງລົບກວນຕໍ່າສຸດ (NEP) ໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງ, ເຊິ່ງມີພຽງແຕ່ 8.07 fW/√Hz. ນີ້ຫມາຍຄວາມວ່າເຄື່ອງກວດຈັບສາມາດກໍານົດສັນຍານ optical ທີ່ອ່ອນແອທີ່ສຸດ. ນອກຈາກນັ້ນ, ອຸປະກອນນີ້ສາມາດປະຕິບັດໄດ້ຢ່າງຫມັ້ນຄົງຢູ່ທີ່ຄວາມຖີ່ຂອງໂມດູນຂອງ 20 kHz ທີ່ມີການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງ 5 × 10⁵, ສົບຜົນສໍາເລັດການແກ້ໄຂຂໍ້ບົກຜ່ອງດ້ານເຕັກນິກຂອງເຄື່ອງກວດຈັບ photovoltaic ແບບດັ້ງເດີມທີ່ຍາກທີ່ຈະດຸ່ນດ່ຽງການໄດ້ຮັບແລະແບນວິດສູງ. ຄຸນນະສົມບັດນີ້ຄາດວ່າຈະໃຫ້ມັນມີຂໍ້ໄດ້ປຽບທີ່ສໍາຄັນໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ຕ້ອງການສຽງສູງແລະສຽງຕ່ໍາ.
ການຄົ້ນຄວ້ານີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງບົດບາດສໍາຄັນຂອງວິສະວະກໍາວັດສະດຸແລະການເພີ່ມປະສິດທິພາບການໂຕ້ຕອບໃນການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງເຄື່ອງກວດຈັບພາບ. ໂດຍຜ່ານການອອກແບບ ingenious ຂອງ electrodes ແລະວັດສະດຸສອງມິຕິລະດັບ, ຜົນກະທົບປ້ອງກັນຂອງ carriers ຊ້ໍາໄດ້ບັນລຸຜົນ, ຫຼຸດຜ່ອນການລົບກວນສິ່ງລົບກວນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍແລະປັບປຸງປະສິດທິພາບການຊອກຄົ້ນຫາຕື່ມອີກ.
ການປະຕິບັດຂອງເຄື່ອງກວດຈັບນີ້ແມ່ນບໍ່ພຽງແຕ່ສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນໃນລັກສະນະ photoelectric, ແຕ່ຍັງມີຄວາມສົດໃສດ້ານຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຢ່າງກວ້າງຂວາງ. ດ້ວຍການສະກັດກະແສໄຟຟ້າທີ່ມືດມົວຢູ່ໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງ ແລະ ການດູດຊຶມປະສິດທິພາບຂອງຕົວສົ່ງ photogenerated, ເຄື່ອງກວດຈັບນີ້ແມ່ນເຫມາະສົມໂດຍສະເພາະສໍາລັບການກວດສອບສັນຍານແສງສະຫວ່າງທີ່ອ່ອນແອໃນຂົງເຂດເຊັ່ນ: ການຕິດຕາມສິ່ງແວດລ້ອມ, ການສັງເກດການດາລາສາດ, ແລະການສື່ສານ optical. ຜົນສໍາເລັດການຄົ້ນຄວ້ານີ້ບໍ່ພຽງແຕ່ສະຫນອງແນວຄວາມຄິດໃຫມ່ສໍາລັບການພັດທະນາຂອງອຸປະກອນການ photodetectors ມິຕິລະດັບຕ່ໍາ, ແຕ່ຍັງສະຫນອງການອ້າງອີງໃຫມ່ສໍາລັບການຄົ້ນຄວ້າໃນອະນາຄົດແລະການພັດທະນາອຸປະກອນ optoelectronic ປະສິດທິພາບສູງແລະພະລັງງານຕ່ໍາ.
ເວລາປະກາດ: 18-06-2025