Ýokary öndürijilikli özbaşdak hereket edýäninfragyzyl fotodetektor
infragyzylfotodetektorgüýçli päsgelçiliklere garşy göreş ukyby, nyşana güýçli tanamak ukyby, ähli howa şertlerinde işlemek we gowy gizlemek aýratynlyklaryna eýedir. Ol lukmançylyk, harby, kosmos tehnologiýalary we daşky gurşaw inženerçiligi ýaly ugurlarda barha möhüm rol oýnaýar. Olaryň arasynda öz-özüni dolandyrýanfotoelektrik deteksiýaDaşarky goşmaça elektrik üpjünçiligi bolmazdan garaşsyz işläp bilýän çip, özboluşly öndürijiligi (energiýa garaşsyzlygy, ýokary duýgurlyk we durnuklylyk we ş.m.) sebäpli infragyzyl anyklaýyş ulgamynda uly üns çekdi. Tersine, kremniý esasly ýa-da dar zolakly ýarymgeçiriji esasly infragyzyl çipler ýaly däp bolan fotoelektrik anyklaýyş çipleri, fototoklary öndürmek üçin fotogenerasiýa edilen daşaýjylaryň bölünmegini höweslendirmek üçin goşmaça gyşarnyk naprýaženiýeleri talap etmek bilen çäklenmän, eýsem termal şowhuny azaltmak we jogap bermegi gowulandyrmak üçin goşmaça sowadyş ulgamlaryna hem mätäç. Şonuň üçin geljekde infragyzyl anyklaýyş çipleriniň indiki nesliniň pes energiýa sarp edilişi, kiçi ölçegliligi, arzanlygy we ýokary öndürijilik ýaly täze düşünjelerini we talaplaryny kanagatlandyrmak kynlaşdy.
Ýakynda Hytaýdan we Şwesiýadan gelen ylmy-barlag toparlary grafen nanoribbon (GNR) plýonkalaryna/alýumin oksidine/ýeke kristal kremniýine esaslanýan täze pinli geterogeçirişli öz-özünden hereketlendirilýän gysga tolkunly infragyzyl (SWIR) fotoelektrik anyklaýyş çipini teklip etdiler. Geterogen interfeýs we gurlan elektrik meýdany tarapyndan döredilen optiki derweze täsiriniň bilelikdäki täsiri astynda çip nol gyşarnyk naprýaženiýesinde örän ýokary jogap we anyklaýyş işini görkezdi. Fotoelektrik anyklaýyş çipiniň öz-özünden hereketlendirilýän re modeimde A jogap tizligi 75,3 A/W çenli, anyklaýyş tizligi 7,5 × 10¹⁴ Jones we daşky kwant netijeliligi 104% golaý bolup, şol bir görnüşli kremniý esasly çipleriň anyklaýyş işini rekord derejede 7 esse ýokarlandyrýar. Mundan başga-da, adaty hereketlendiriji re modeiminde çipiň jogap tizligi, anyklaýyş tizligi we daşarky kwant netijeliligi degişlilikde 843 A/W, 10¹⁵ Jones we 105% çenli ýokarydyr, bularyň hemmesi häzirki barlaglarda habar berlen iň ýokary gymmatlyklardyr. Şol bir wagtyň özünde, bu gözleg fotoelektrik anyklaýyş çipiniň optiki aragatnaşyk we infragyzyl suratlandyryş ulgamlarynda hakyky dünýäde ulanylyşyny hem görkezdi we onuň uly ulanylyş mümkinçiliklerini görkezdi.
Grafen nanolentleriniň /Al₂O₃/ birkristally kremniý esasynda fotodetektoryň fotoelektrik işini ulgamlaýyn öwrenmek üçin, barlagçylar onuň statiki (tok-naprýaženiýe egrisi) we dinamiki häsiýetli jogaplaryny (tok-wagt egrisi) synagdan geçirdiler. Grafen nanolentleriniň /Al₂O₃/ monokristally kremniý geterostrukturaly fotodetektoryň dürli gyşarnykly naprýaženiýelerde optiki jogap häsiýetlerini ulgamlaýyn bahalandyrmak üçin barlagçylar enjamyň dinamiki tok jogabyny 0 V, -1 V, -3 V we -5 V gyşarnyklarda ölçediler, optiki güýç dykyzlygy 8,15 μW/sm² boldy. Fototok ters gyşarnyk bilen artýar we ähli gyşarnykly naprýaženiýelerde çalt jogap tizligini görkezýär.
Ahyrsoňy, gözlegçiler suratlandyryş ulgamyny döretdiler we gysga tolkunly infragyzyl şöhleleriň özbaşdak suratlandyrylmagyny üstünlikli amala aşyrdylar. Ulgam nol derejede hereket edýär we hiç hili energiýa sarp etmeýär. Fotodetektoryň suratlandyryş ukyby "T" harpy bilen gara maska arkaly bahalandyryldy (1-nji suratda görkezilişi ýaly).
Netijede, bu ylmy iş grafen nanoribbonlaryna esaslanýan öz-özüni işleýän fotodetektorlary üstünlikli öndürdi we rekord derejede ýokary jogap beriş tizligine ýetdi. Şol bir wagtyň özünde, ylmy işgärler munuň optiki aragatnaşyk we suratlandyryş mümkinçiliklerini üstünlikli görkezdiler.ýokary derejede jogapkär fotodetektorBu ylmy üstünlik diňe bir grafen nanolentlerini we kremniý esasly optoelektron enjamlary işläp düzmek üçin amaly çemeleşme üpjün etmek bilen çäklenmän, eýsem olaryň öz-özünden işleýän gysga tolkunly infragyzyl fotodetektorlar hökmünde ajaýyp işini hem görkezýär.
Ýerleşdirilen wagty: 2025-nji ýylyň 28-nji apreli