Fotodetector di valanga infrarossa à bassa soglia

Infrarossu à bassa sogliafotorilevatore di valanga

U fotodetector di valanga infrarossa (Fotodetector APD) hè una classa didispositivi fotoelettrici à semiconduttorichì producenu un guadagnu elevatu per via di l'effettu di ionizazione di collisione, in modu da ottene a capacità di rilevazione di pochi fotoni o ancu di fotoni singuli. Tuttavia, in e strutture convenzionali di fotodetector APD, u prucessu di scattering di u purtatore fora di equilibriu porta à una perdita di energia, in modu chì a tensione di soglia di valanga di solitu deve ghjunghje à 50-200 V. Questu impone esigenze più elevate à a tensione di pilotaggio di u dispusitivu è à u disignu di u circuitu di lettura, aumentendu i costi è limitendu applicazioni più ampie.

Recentemente, a ricerca cinese hà prupostu una nova struttura di rilevatore di valanghe vicinu à l'infrarossi cù una bassa tensione di soglia di valanghe è alta sensibilità. Basatu annantu à l'omogiunzione autodopante di u stratu atomicu, u fotorilevatore di valanghe risolve a diffusione dannosa indutta da u statu di difettu d'interfaccia chì hè inevitabile in l'eterogiunzione. Intantu, u forte campu elettricu lucale di "piccu" induttu da a rottura di a simmetria di traslazione hè utilizatu per migliurà l'interazione di coulomb trà i purtatori, supprime a diffusione duminata da u modu fononicu fora di u pianu è ottene una alta efficienza di radduppiamentu di i purtatori fora di equilibriu. À temperatura ambiente, l'energia di soglia hè vicina à u limite teoricu Eg (Eg hè a banda gap di u semiconduttore) è a sensibilità di rilevazione di u rilevatore di valanghe infrarosse hè finu à u livellu di 10000 fotoni.

Stu studiu hè basatu annantu à l'omogiunzione di diseleniru di tungstenu (WSe₂) autodopata à stratu atomicu (calcogenuro di metalli di transizione bidimensionale, TMD) cum'è mezu di guadagnu per e valanghe di portatori di carica. A rottura di a simmetria traslazionale spaziale hè ottenuta cuncependu una mutazione à passi di topografia per induce un forte campu elettricu lucale di "piccu" à l'interfaccia di l'omogiunzione mutante.

Inoltre, u spessore atomicu pò supprimà u mecanismu di scattering duminatu da u modu fononicu, è realizà u prucessu di accelerazione è multiplicazione di u purtatore fora di equilibriu cù una perdita assai bassa. Questu porta l'energia di soglia di valanga à temperatura ambiente vicinu à u limite teoricu, vale à dì a banda proibita di u materiale semiconduttore, per esempiu. A tensione di soglia di valanga hè stata ridutta da 50 V à 1,6 V, permettendu à i circadori di utilizà circuiti digitali maturi à bassa tensione per guidà a valanga.fotodetettoreè ancu diodi di guida è transistor. Stu studiu realizza a cunversione è l'utilizazione efficiente di l'energia di u purtatore fora di equilibriu attraversu a cuncepzione di l'effettu di multiplicazione di valanga à bassa soglia, chì furnisce una nova perspettiva per u sviluppu di a prossima generazione di tecnulugia di rilevazione infrarossa di valanga altamente sensibile, à bassa soglia è à altu guadagnu.