Hunan-yrru perfformiad uchelffotosynhwyrydd is-goch
is-gochffotosynhwyryddMae ganddo nodweddion gallu gwrth-ymyrraeth cryf, gallu adnabod targedau cryf, gweithrediad ym mhob tywydd a chuddio da. Mae'n chwarae rhan gynyddol bwysig mewn meysydd fel meddygaeth, milwrol, technoleg gofod a pheirianneg amgylcheddol. Yn eu plith, y rhai hunan-yrrucanfod ffotodrydanolMae sglodion sy'n gallu gweithredu'n annibynnol heb gyflenwad pŵer ychwanegol allanol wedi denu sylw helaeth ym maes canfod is-goch oherwydd ei berfformiad unigryw (megis annibyniaeth ynni, sensitifrwydd a sefydlogrwydd uchel, ac ati). Mewn cyferbyniad, nid yn unig mae angen folteddau rhagfarn ychwanegol ar sglodion canfod ffotodrydanol traddodiadol, fel sglodion is-goch sy'n seiliedig ar silicon neu led-ddargludyddion band cul, i yrru gwahanu cludwyr a gynhyrchir gan ffotogeryntau i gynhyrchu ffotogeryntau, ond mae angen systemau oeri ychwanegol arnynt hefyd i leihau sŵn thermol a gwella ymatebolrwydd. Felly, mae wedi dod yn anodd bodloni cysyniadau a gofynion newydd y genhedlaeth nesaf o sglodion canfod is-goch yn y dyfodol, megis defnydd pŵer isel, maint bach, cost isel a pherfformiad uchel.
Yn ddiweddar, mae timau ymchwil o Tsieina a Sweden wedi cynnig sglodion canfod ffotodrydanol tonfedd fer hunan-yrru isgoch tonfedd fer (SWIR) newydd sy'n seiliedig ar ffilmiau nanoribwn graffen (GNR)/alwmina/silicon grisial sengl. O dan effaith gyfunol yr effaith gatio optegol a sbardunir gan y rhyngwyneb heterogenaidd a'r maes trydan adeiledig, dangosodd y sglodion berfformiad ymateb a chanfod uwch-uchel ar foltedd rhagfarn sero. Mae gan y sglodion canfod ffotodrydanol gyfradd ymateb mor uchel â 75.3 A/W mewn modd hunan-yrru, cyfradd ganfod o 7.5 × 10¹⁴ Jones, ac effeithlonrwydd cwantwm allanol yn agos at 104%, gan wella perfformiad canfod yr un math o sglodion sy'n seiliedig ar silicon gan 7 gorchymyn maint, sy'n record. Yn ogystal, o dan y modd gyrru confensiynol, mae cyfradd ymateb y sglodion, y gyfradd ganfod, ac effeithlonrwydd cwantwm allanol i gyd mor uchel â 843 A/W, 10¹⁵ Jones, a 105% yn y drefn honno, ac mae pob un ohonynt yn werthoedd uchaf a adroddwyd mewn ymchwil gyfredol. Yn y cyfamser, dangosodd yr ymchwil hwn hefyd gymhwysiad byd go iawn y sglodion canfod ffotodrydanol ym meysydd cyfathrebu optegol a delweddu is-goch, gan dynnu sylw at ei botensial cymhwysiad enfawr.
Er mwyn astudio perfformiad ffotodrydanol y ffotosynhwyrydd yn systematig yn seiliedig ar nanoribinau graffen /Al₂O₃/ silicon grisial sengl, profodd ymchwilwyr ei ymatebion nodweddiadol statig (cromlin cerrynt-foltedd) a deinamig (cromlin cerrynt-amser). I werthuso nodweddion ymateb optegol y ffotosynhwyrydd heterostrwythur silicon monogrisialog /Al₂O₃/ nanoribin graffen yn systematig o dan folteddau rhagfarn gwahanol, mesurodd ymchwilwyr ymateb cerrynt deinamig y ddyfais ar ragfarnau 0 V, -1 V, -3 V a -5 V, gyda dwysedd pŵer optegol o 8.15 μW/cm². Mae'r ffotogerrynt yn cynyddu gyda'r rhagfarn gwrthdro ac yn dangos cyflymder ymateb cyflym ar bob foltedd rhagfarn.
Yn olaf, fe wnaeth yr ymchwilwyr greu system ddelweddu a llwyddo i gyflawni delweddu hunan-bwerus o is-goch tonfedd fer. Mae'r system yn gweithredu o dan ragfarn sero ac nid oes ganddi unrhyw ddefnydd o ynni o gwbl. Gwerthuswyd gallu delweddu'r ffotosynhwyrydd gan ddefnyddio mwgwd du gyda phatrwm y llythyren "T" (fel y dangosir yn Ffigur 1).
I gloi, llwyddodd yr ymchwil hon i gynhyrchu ffotosynhwyryddion hunan-bwerus yn seiliedig ar nanoribinau graffen a chyflawnodd gyfradd ymateb uchel iawn. Yn y cyfamser, llwyddodd yr ymchwilwyr i ddangos galluoedd cyfathrebu optegol a delweddu'r cynnyrch hwn.ffotosynhwyrydd ymatebol iawnMae'r cyflawniad ymchwil hwn nid yn unig yn darparu dull ymarferol ar gyfer datblygu nanoribonau graffen a dyfeisiau optoelectronig sy'n seiliedig ar silicon, ond mae hefyd yn dangos eu perfformiad rhagorol fel ffotosynhwyryddion is-goch tonfedd fer hunan-bwerus.
Amser postio: 28 Ebrill 2025