ເຄື່ອງກວດຈັບແສງອິນຟາເຣດທີ່ຂັບເຄື່ອນດ້ວຍຕົວເອງປະສິດທິພາບສູງ

ປະສິດທິພາບສູງຂັບເຄື່ອນດ້ວຍຕົນເອງເຄື່ອງກວດຈັບພາບ infrared

ອິນຟາເຣດເຄື່ອງກວດຈັບພາບມີຄຸນລັກສະນະຂອງຄວາມສາມາດຕ້ານການແຊກແຊງທີ່ເຂັ້ມແຂງ, ຄວາມສາມາດໃນການຮັບຮູ້ເປົ້າຫມາຍທີ່ເຂັ້ມແຂງ, ການດໍາເນີນງານທຸກສະພາບອາກາດແລະການປົກປິດທີ່ດີ. ມັນມີບົດບາດສໍາຄັນຫຼາຍຂຶ້ນໃນຂົງເຂດເຊັ່ນ: ການແພດ, ການທະຫານ, ເຕັກໂນໂລຢີອະວະກາດແລະວິສະວະກໍາສິ່ງແວດລ້ອມ. ໃນບັນດາພວກເຂົາ, ຕົນເອງຂັບລົດການ​ກວດ​ສອບ photoelectric​chip ທີ່ສາມາດດໍາເນີນການເປັນເອກະລາດໂດຍບໍ່ມີການສະຫນອງພະລັງງານເພີ່ມເຕີມພາຍນອກໄດ້ດຶງດູດຄວາມສົນໃຈຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນພາກສະຫນາມຂອງການກວດສອບ infrared ເນື່ອງຈາກປະສິດທິພາບທີ່ເປັນເອກະລັກຂອງມັນ (ເຊັ່ນ: ເອກະລາດພະລັງງານ, ຄວາມອ່ອນໄຫວສູງແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງ, ແລະອື່ນໆ). ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ຊິບກວດຈັບ photoelectric ແບບດັ້ງເດີມ, ເຊັ່ນຊິບອິນຟາເຣດທີ່ອີງໃສ່ຊິລິຄອນຫຼືແຄບແບນກາບ semiconductor, ບໍ່ພຽງແຕ່ຕ້ອງການແຮງດັນຄວາມລໍາອຽງເພີ່ມເຕີມເພື່ອຂັບລົດການແຍກຕົວຂອງ photogenerated carriers ເພື່ອຜະລິດ photocurrents, ແຕ່ຍັງຕ້ອງການລະບົບຄວາມເຢັນເພີ່ມເຕີມເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນສຽງຄວາມຮ້ອນແລະປັບປຸງການຕອບສະຫນອງ. ດັ່ງນັ້ນ, ມັນໄດ້ກາຍເປັນເລື່ອງຍາກທີ່ຈະຕອບສະຫນອງແນວຄວາມຄິດໃຫມ່ແລະຄວາມຕ້ອງການຂອງຊິບກວດຈັບ infrared ລຸ້ນຕໍ່ໄປໃນອະນາຄົດ, ເຊັ່ນການບໍລິໂພກພະລັງງານຕ່ໍາ, ຂະຫນາດນ້ອຍ, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ໍາແລະປະສິດທິພາບສູງ.

ບໍ່ດົນມານີ້, ທີມງານຄົ້ນຄ້ວາຈາກຈີນແລະສວີເດນໄດ້ສະເຫນີຊິບກວດຈັບແສງ infrared ຄື້ນສັ້ນທີ່ຂັບເຄື່ອນດ້ວຍຕົນເອງ heterojunction ໂດຍອີງໃສ່ graphene nanoribbon (GNR) films / alumina / ຊິລິໂຄນໄປເຊຍກັນດຽວ. ພາຍໃຕ້ການລວມກັນຂອງຜົນກະທົບ optical gating ກະຕຸ້ນໂດຍການໂຕ້ຕອບ heterogeneous ແລະການກໍ່ສ້າງໃນພາກສະຫນາມໄຟຟ້າ, ຊິບສະແດງໃຫ້ເຫັນການຕອບສະຫນອງ ultra-ສູງແລະປະສິດທິພາບການຊອກຄົ້ນຫາຢູ່ທີ່ສູນຄວາມລໍາອຽງແຮງດັນ. ຊິບກວດຈັບ photoelectric ມີອັດຕາການຕອບໂຕ້ສູງເຖິງ 75.3 A/W ໃນໂຫມດຂັບເຄື່ອນດ້ວຍຕົນເອງ, ອັດຕາການກວດພົບ 7.5 × 10¹⁴ Jones, ແລະປະສິດທິພາບຂອງ quantum ພາຍນອກໃກ້ຄຽງກັບ 104%, ປັບປຸງປະສິດທິພາບການຊອກຄົ້ນຫາຂອງຊິບຊິລິໂຄນປະເພດດຽວກັນໂດຍການບັນທຶກ 7 ຄໍາສັ່ງຂອງຂະຫນາດ. ນອກຈາກນັ້ນ, ພາຍໃຕ້ໂຫມດຂັບແບບດັ້ງເດີມ, ອັດຕາການຕອບສະຫນອງຂອງຊິບ, ອັດຕາການກວດພົບ, ແລະປະສິດທິພາບ quantum ພາຍນອກແມ່ນສູງເຖິງ 843 A/W, 10¹⁵ Jones, ແລະ 105% ຕາມລໍາດັບ, ທັງຫມົດແມ່ນມູນຄ່າສູງສຸດທີ່ລາຍງານໃນການຄົ້ນຄວ້າໃນປະຈຸບັນ. ໃນຂະນະດຽວກັນ, ການຄົ້ນຄວ້ານີ້ຍັງໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການນໍາໃຊ້ທີ່ແທ້ຈິງຂອງຊິບກວດຈັບ photoelectric ໃນຂົງເຂດການສື່ສານ optical ແລະຮູບພາບ infrared, ຊີ້ໃຫ້ເຫັນທ່າແຮງຄໍາຮ້ອງສະຫມັກອັນໃຫຍ່ຫຼວງຂອງມັນ.

ເພື່ອສຶກສາປະສິດທິພາບຂອງ photoelectric ຂອງ photodetector ຢ່າງເປັນລະບົບໂດຍອີງໃສ່ graphene nanoribbons /Al₂O₃/ single crystal silicon, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ທົດສອບຄວາມຄົງທີ່ຂອງມັນ (ເສັ້ນໂຄ້ງແຮງດັນໃນປະຈຸບັນ) ແລະການຕອບສະຫນອງລັກສະນະແບບເຄື່ອນໄຫວ (ເສັ້ນໂຄ້ງເວລາປະຈຸບັນ). ເພື່ອປະເມີນລັກສະນະການຕອບສະໜອງທາງ optical ຢ່າງເປັນລະບົບຂອງ graphene nanoribbon /Al₂O₃/ monocrystalline silicon heterostructure photodetector ພາຍໃຕ້ແຮງດັນຄວາມດັນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ວັດແທກການຕອບສະໜອງກະແສໄຟຟ້າແບບເຄື່ອນໄຫວຂອງອຸປະກອນຢູ່ທີ່ 0 V, -1 V, -3 V ແລະ -5 V biases, ດ້ວຍຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານ optical .8².2cm². photocurrent ເພີ່ມຂຶ້ນກັບຄວາມລໍາອຽງດ້ານປີ້ນກັບກັນແລະສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມໄວຕອບສະຫນອງໄວໃນທຸກແຮງດັນ bias.

ສຸດທ້າຍ, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ປະດິດລະບົບການຖ່າຍພາບ ແລະ ປະສົບຜົນສຳເລັດໃນການຖ່າຍຮູບອິນຟາເຣດຄື້ນສັ້ນດ້ວຍພະລັງຕົນເອງ. ລະບົບດໍາເນີນການພາຍໃຕ້ຄວາມລໍາອຽງສູນແລະບໍ່ມີການບໍລິໂພກພະລັງງານທັງຫມົດ. ຄວາມສາມາດໃນການຖ່າຍຮູບຂອງ photodetector ໄດ້ຖືກປະເມີນໂດຍໃຊ້ຫນ້າກາກສີດໍາທີ່ມີຕົວອັກສອນ "T" (ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 1).

ສະຫລຸບລວມແລ້ວ, ການຄົ້ນຄວ້ານີ້ປະສົບຜົນສໍາເລັດໃນການສ້າງເຄື່ອງກວດຈັບພາບດ້ວຍພະລັງງານດ້ວຍຕົນເອງໂດຍອີງໃສ່ graphene nanoribbons ແລະບັນລຸອັດຕາການຕອບສະຫນອງສູງທີ່ທໍາລາຍສະຖິຕິ. ໃນ​ຂະ​ນະ​ດຽວ​ກັນ​, ນັກ​ຄົ້ນ​ຄວ້າ​ສົບ​ຜົນ​ສໍາ​ເລັດ​ສະ​ແດງ​ໃຫ້​ເຫັນ​ການ​ສື່​ສານ optical ແລະ​ຄວາມ​ສາ​ມາດ​ການ​ຖ່າຍ​ຮູບ​ຂອງ​ນີ້​ເຄື່ອງກວດຈັບພາບທີ່ຕອບສະໜອງສູງ. ຜົນສໍາເລັດການຄົ້ນຄວ້ານີ້ບໍ່ພຽງແຕ່ສະຫນອງວິທີການປະຕິບັດສໍາລັບການພັດທະນາຂອງ graphene nanoribbons ແລະອຸປະກອນ optoelectronic ຊິລິໂຄນ, ແຕ່ຍັງສະແດງໃຫ້ເຫັນປະສິດທິພາບທີ່ດີເລີດຂອງເຂົາເຈົ້າເປັນເຄື່ອງກວດຈັບແສງສັ້ນ infrared ຕົນເອງພະລັງງານ.