เครื่องตรวจจับความไวสูงใหม่

ใหม่เครื่องตรวจจับความไวสูง

เมื่อเร็ว ๆ นี้ทีมวิจัยที่ Chinese Academy of Sciences (CAS) ตามวัสดุ Polycrystalline Gallium Gallium Oxide (PGR-GAOX) ที่เสนอเป็นครั้งแรกที่มีกลยุทธ์การออกแบบใหม่สำหรับความไวสูงและความเร็วในการตอบสนองสูงสูงเครื่องตรวจจับแสงผ่านเอฟเฟกต์ pyroelectric และ photoconductivity แบบคู่และการวิจัยที่เกี่ยวข้องได้รับการตีพิมพ์ในวัสดุขั้นสูง พลังงานสูงเครื่องตรวจจับโฟโตอิเล็กทริก(สำหรับ Ultraviolet ลึก (DUV) ไปยังแถบเอ็กซ์เรย์) มีความสำคัญอย่างยิ่งในหลากหลายสาขารวมถึงความมั่นคงแห่งชาติการแพทย์และวิทยาศาสตร์อุตสาหกรรม

อย่างไรก็ตามวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ในปัจจุบันเช่น SI และα-SE มีปัญหาของกระแสการรั่วไหลขนาดใหญ่และค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนรังสีเอกซ์ต่ำซึ่งเป็นเรื่องยากที่จะตอบสนองความต้องการของการตรวจจับประสิทธิภาพสูง ในทางตรงกันข้ามวัสดุ Gallium Gallium Oxide Semiconductor Gallium ออกไซด์ (WBG) แสดงศักยภาพที่ดีสำหรับการตรวจจับโฟโตอิเล็กทริกพลังงานสูง อย่างไรก็ตามเนื่องจากกับดักระดับลึกที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ที่ด้านวัสดุและการขาดการออกแบบที่มีประสิทธิภาพในโครงสร้างอุปกรณ์จึงเป็นเรื่องยากที่จะตระหนักถึงความไวสูงและความเร็วในการตอบสนองสูงเครื่องตรวจจับโฟตอนพลังงานสูงขึ้นอยู่กับเซมิคอนดักเตอร์ช่องว่างวงกว้าง เพื่อจัดการกับความท้าทายเหล่านี้ทีมวิจัยในประเทศจีนได้ออกแบบไดโอดโฟโตคอนดิคชั่น pyroelectric (PPD) ตาม PGR-GAOX เป็นครั้งแรก โดยการเชื่อมต่อเอฟเฟกต์ pyroelectric อินเตอร์เฟสกับผล photoconductivity ประสิทธิภาพการตรวจจับจะดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ PPD แสดงความไวสูงต่อทั้ง DUV และ X-rays โดยมีอัตราการตอบสนองสูงถึง 104A/W และ105μC× GyAir-1/cm2 ตามลำดับซึ่งสูงกว่าเครื่องตรวจจับก่อนหน้ามากกว่า 100 เท่าที่ทำจากวัสดุที่คล้ายกัน นอกจากนี้เอฟเฟกต์ pyroelectric อินเทอร์เฟซที่เกิดจากความสมมาตรของขั้วโลกของพื้นที่พร่อง PGR-GAOX สามารถเพิ่มความเร็วในการตอบสนองของเครื่องตรวจจับได้ 105 เท่าถึง 0.1ms เมื่อเปรียบเทียบกับโฟโตไดโอดแบบดั้งเดิม PPD แบบใช้พลังงานเองจะเพิ่มขึ้นได้มากขึ้นเนื่องจากสนาม pyroelectric ในระหว่างการสลับแสง

นอกจากนี้ PPD สามารถทำงานในโหมดอคติซึ่งอัตราขยายนั้นขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าอคติและการได้รับสูงเป็นพิเศษสามารถทำได้โดยการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าอคติ PPD มีศักยภาพในการใช้งานที่ยอดเยี่ยมในการใช้พลังงานต่ำและระบบเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายภาพความไวสูง งานนี้ไม่เพียงพิสูจน์ว่า Gaox เป็นคนที่มีแนวโน้มเครื่องตรวจจับพลังงานสูงวัสดุ แต่ยังเป็นกลยุทธ์ใหม่สำหรับการตระหนักถึงเครื่องตรวจจับพลังงานพลังงานสูงประสิทธิภาพสูง