कमी उंबरठा इन्फ्रारेडहिमस्खलन फोटोडिटेक्टर
इन्फ्रारेड हिमस्खलन फोटोडिटेक्टर (APD फोटोडिटेक्टर) हा एक वर्ग आहेअर्धसंवाहक फोटोइलेक्ट्रिक उपकरणेजे टक्कर आयनीकरण प्रभावाद्वारे उच्च गेन निर्माण करतात, जेणेकरून काही फोटॉन किंवा अगदी एकल फोटॉन शोधण्याची क्षमता प्राप्त करता येते. तथापि, पारंपारिक APD फोटोडिटेक्टर संरचनांमध्ये, असंतुलित वाहक विखुरण्याच्या प्रक्रियेमुळे ऊर्जेचा ऱ्हास होतो, ज्यामुळे अव्हॅलेंच थ्रेशोल्ड व्होल्टेजला सहसा ५०-२०० V पर्यंत पोहोचण्याची आवश्यकता असते. यामुळे डिव्हाइसच्या ड्राइव्ह व्होल्टेज आणि रीडआउट सर्किट डिझाइनवर अधिक मागण्या येतात, खर्च वाढतो आणि व्यापक उपयोगांवर मर्यादा येतात.
अलीकडेच, चिनी संशोधनाने कमी अॅव्हलांच थ्रेशोल्ड व्होल्टेज आणि उच्च संवेदनशीलतेसह अॅव्हलांच नियर इन्फ्रारेड डिटेक्टरची एक नवीन रचना प्रस्तावित केली आहे. अणूंच्या थरांच्या सेल्फ-डोपिंग होमोजंक्शनवर आधारित, हा अॅव्हलांच फोटोडिटेक्टर इंटरफेस डिफेक्ट स्टेटमुळे होणाऱ्या हानिकारक स्कॅटरिंगची समस्या सोडवतो, जी हेटरोजंक्शनमध्ये अपरिहार्य असते. त्याच वेळी, ट्रान्सलेशन सिमेट्री ब्रेकिंगमुळे निर्माण होणाऱ्या तीव्र स्थानिक "पीक" इलेक्ट्रिक फील्डचा उपयोग कॅरिअर्समधील कूलॉम्ब इंटरॅक्शन वाढवण्यासाठी, ऑफ-प्लेन फोनॉन मोड-प्रभावी स्कॅटरिंग दाबण्यासाठी आणि नॉन-इक्विलिब्रियम कॅरिअर्सची उच्च दुप्पट करण्याची कार्यक्षमता साध्य करण्यासाठी केला जातो. सामान्य तापमानावर, थ्रेशोल्ड ऊर्जा सैद्धांतिक मर्यादा Eg (Eg हे सेमीकंडक्टरचे बँड गॅप आहे) च्या जवळ असते आणि इन्फ्रारेड अॅव्हलांच डिटेक्टरची डिटेक्शन संवेदनशीलता १०००० फोटॉन पातळीपर्यंत असते.
हा अभ्यास चार्ज कॅरियर अव्हॅलेंचेससाठी गेन माध्यम म्हणून अणू-स्तरावर स्व-डोप केलेल्या टंगस्टन डायसेलेनाइड (WSe₂) होमोजंक्शनवर (द्विमितीय संक्रमण धातू चॅल्कोजेनाइड, TMD) आधारित आहे. म्युटंट होमोजंक्शन इंटरफेसवर एक तीव्र स्थानिक "स्पाइक" विद्युत क्षेत्र प्रेरित करण्यासाठी टोपोग्राफी स्टेप म्युटेशनची रचना करून अवकाशीय स्थानांतरणीय सममिती भंग साधला जातो.
याव्यतिरिक्त, अणूची जाडी फोनॉन मोडद्वारे नियंत्रित होणारी स्कॅटरिंग यंत्रणा दडपून टाकू शकते आणि अत्यंत कमी हानीसह असंतुलित वाहकांच्या प्रवेग आणि गुणाकाराची प्रक्रिया साध्य करू शकते. यामुळे सामान्य तापमानावर अव्हॅलॅन्च थ्रेशोल्ड ऊर्जा सैद्धांतिक मर्यादेच्या म्हणजेच सेमीकंडक्टर पदार्थाच्या बँडगॅप Eg च्या जवळ येते. अव्हॅलॅन्च थ्रेशोल्ड व्होल्टेज ५० V वरून १.६ V पर्यंत कमी करण्यात आले, ज्यामुळे संशोधकांना अव्हॅलॅन्च चालवण्यासाठी प्रगत कमी-व्होल्टेज डिजिटल सर्किट्स वापरणे शक्य झाले.फोटोडिटेक्टरतसेच ड्राइव्ह डायोड आणि ट्रान्झिस्टर. हा अभ्यास कमी थ्रेशोल्ड अव्हॅलेंच मल्टिप्लिकेशन इफेक्टच्या डिझाइनद्वारे असंतुलित वाहक ऊर्जेचे कार्यक्षम रूपांतरण आणि उपयोग साध्य करतो, जो पुढील पिढीतील अत्यंत संवेदनशील, कमी थ्रेशोल्ड आणि उच्च गेन असलेल्या अव्हॅलेंच इन्फ्रारेड डिटेक्शन तंत्रज्ञानाच्या विकासासाठी एक नवीन दृष्टीकोन प्रदान करतो.
पोस्ट करण्याची वेळ: १६ एप्रिल २०२५