Autoguidatu à alte prestazionifotodetector à infrarossi
infrarossufotodetettoreHà e caratteristiche di una forte capacità anti-interferenza, una forte capacità di ricunniscenza di bersagli, un funziunamentu in ogni clima è una bona dissimulazione. Ghjoca un rolu sempre più impurtante in campi cum'è a medicina, l'armata, a tecnulugia spaziale è l'ingegneria ambientale. Frà elle, l'autodirigimenturilevazione fotoelettricaI chip chì ponu funziunà indipindentamente senza una alimentazione esterna supplementaria anu attiratu una grande attenzione in u campu di a rilevazione infrarossa per via di e so prestazioni uniche (cum'è l'indipendenza energetica, l'alta sensibilità è a stabilità, ecc.). In cuntrastu, i chip di rilevazione fotoelettrici tradiziunali, cum'è i chip infrarossi basati nantu à u siliciu o i chip infrarossi basati nantu à semiconduttori à banda stretta, ùn solu necessitanu tensioni di polarizazione supplementari per guidà a separazione di i portatori fotogenerati per pruduce fotocorrenti, ma anu ancu bisognu di sistemi di raffreddamentu supplementari per riduce u rumore termicu è migliurà a reattività. Dunque, hè diventatu difficiule risponde à i novi cuncetti è esigenze di a prossima generazione di chip di rilevazione infrarossa in u futuru, cum'è u bassu cunsumu energeticu, e dimensioni ridotte, u bassu costu è l'alte prestazioni.
Recentemente, e squadre di ricerca di a Cina è di a Svezia anu prupostu un novu chip di rilevazione fotoelettrica à infrarossi à onde corte (SWIR) autoguidatu à eterogiunzione à pin basatu annantu à filmi di nano-nastri di grafene (GNR)/alumina/silicio monocristallino. Sottu à l'effettu cumminatu di l'effettu di gating otticu scatenatu da l'interfaccia eterogenea è u campu elettricu integratu, u chip hà dimustratu prestazioni di risposta è di rilevazione ultra-alte à tensione di polarizazione zero. U chip di rilevazione fotoelettrica hà una velocità di risposta A alta finu à 75,3 A/W in modalità autoguidata, una velocità di rilevazione di 7,5 × 10¹⁴ Jones, è una efficienza quantica esterna vicina à u 104%, migliurendu e prestazioni di rilevazione di u listessu tipu di chip à basa di siliciu di un record di 7 ordini di grandezza. Inoltre, sottu à a modalità di guida convenzionale, a velocità di risposta di u chip, a velocità di rilevazione è l'efficienza quantica esterna sò tutte alte finu à 843 A/W, 10¹⁵ Jones, è 105% rispettivamente, chì sò tutti i valori più alti riportati in a ricerca attuale. Intantu, sta ricerca hà ancu dimustratu l'applicazione in u mondu reale di u chip di rilevazione fotoelettrica in i campi di a cumunicazione ottica è di l'imaghjini infrarosse, mettendu in risaltu u so enorme putenziale applicativu.
Per studià sistematicamente e prestazioni fotoelettriche di u fotodetector basatu annantu à i nanonastri di grafene /Al₂O₃/ siliciu monocristallinu, i circadori anu testatu e so risposte caratteristiche statiche (curva corrente-tensione) è dinamiche (curva corrente-tempu). Per valutà sistematicamente e caratteristiche di risposta ottica di u fotodetector à eterostruttura di siliciu monocristallinu /Al₂O₃/ nanonastri di grafene sottu diverse tensioni di polarizazione, i circadori anu misuratu a risposta di corrente dinamica di u dispusitivu à polarizzazioni di 0 V, -1 V, -3 V è -5 V, cù una densità di putenza ottica di 8,15 μW/cm². A fotocorrente aumenta cù a polarizazione inversa è mostra una velocità di risposta rapida à tutte e tensioni di polarizazione.
Infine, i circadori anu fabricatu un sistema d'imaghjini è anu ottenutu cù successu l'imaghjini autoalimentata di l'infrarossu à onde corte. U sistema funziona sottu zero polarizazione è ùn hà micca cunsumu d'energia. A capacità d'imaghjini di u fotodetector hè stata valutata aduprendu una maschera nera cù u mudellu di a lettera "T" (cum'è mostratu in a Figura 1).
In cunclusione, sta ricerca hà fabbricatu cù successu fotodetectori autoalimentati basati nantu à nano nastri di grafene è hà ottenutu un tassu di risposta record. Intantu, i circadori anu dimustratu cù successu e capacità di cumunicazione ottica è d'imaghjini di questufotodetector altamente responsivuQuesta realizazione di ricerca ùn solu furnisce un approcciu praticu per u sviluppu di nano-nastri di grafene è dispositivi optoelettronici à basa di siliciu, ma dimostra ancu e so eccellenti prestazioni cum'è fotodetectori infrarossi à onde corte autoalimentati.
Data di publicazione: 28 d'aprile di u 2025