Ffotosynhwyrydd eirlithriad is-goch trothwy isel

Is-goch trothwy iselffotosynhwyrydd eirlithriadau

Y ffotosynhwyrydd eirlithriadau isgoch (Ffotosynhwyrydd APD) yn ddosbarth odyfeisiau ffotodrydanol lled-ddargludyddionsy'n cynhyrchu enillion uchel trwy effaith ïoneiddio gwrthdrawiad, er mwyn cyflawni'r gallu i ganfod ychydig o ffotonau neu hyd yn oed ffotonau sengl. Fodd bynnag, mewn strwythurau ffotosynhwyrydd APD confensiynol, mae'r broses gwasgaru cludwr anghytbwys yn arwain at golli ynni, fel bod angen i'r foltedd trothwy eirlithriad fel arfer gyrraedd 50-200 V. Mae hyn yn rhoi gofynion uwch ar foltedd gyrru a dyluniad cylched darlleniad y ddyfais, gan gynyddu costau a chyfyngu ar gymwysiadau ehangach.

Yn ddiweddar, mae ymchwil Tsieineaidd wedi cynnig strwythur newydd o synhwyrydd is-goch ger eirlithriad gyda foltedd trothwy eirlithriad isel a sensitifrwydd uchel. Yn seiliedig ar homocyffordd hunan-ddopio'r haen atomig, mae'r ffotosynhwyrydd eirlithriad yn datrys y gwasgariad niweidiol a achosir gan gyflwr diffyg rhyngwyneb sy'n anochel mewn heteroyffordd. Yn y cyfamser, defnyddir y maes trydan "brig" lleol cryf a achosir gan dorri cymesuredd cyfieithu i wella'r rhyngweithio coulomb rhwng cludwyr, atal y gwasgariad a ddominyddir gan y modd ffonon oddi ar y plân, a chyflawni effeithlonrwydd dyblu uchel cludwyr anghydbwysedd. Ar dymheredd ystafell, mae'r egni trothwy yn agos at y terfyn damcaniaethol Eg (Eg yw bwlch band y lled-ddargludydd) ac mae sensitifrwydd canfod y synhwyrydd eirlithriad is-goch hyd at lefel 10000 ffoton.

Mae'r astudiaeth hon yn seiliedig ar homogyffordd diselenid twngsten hunan-ddopio (WSe₂) haen-atom (chalcogenid metel trawsnewid dau ddimensiwn, TMD) fel cyfrwng ennill ar gyfer eirlithriadau cludwr gwefr. Cyflawnir y torri cymesuredd cyfieithu gofodol trwy ddylunio mwtaniad cam topograffeg i ysgogi maes trydan "pigyn" lleol cryf ar ryngwyneb homogyffordd y mwtaniad.

Yn ogystal, gall y trwch atomig atal y mecanwaith gwasgaru a ddominyddir gan y modd ffonon, a gwireddu'r broses gyflymu a lluosi o gludydd anghydbwysedd gyda cholled isel iawn. Mae hyn yn dod ag egni trothwy'r eirlithriad ar dymheredd ystafell yn agos at y terfyn damcaniaethol h.y. bwlch band y deunydd lled-ddargludyddion E.e. Gostyngwyd foltedd trothwy'r eirlithriad o 50 V i 1.6 V, gan ganiatáu i'r ymchwilwyr ddefnyddio cylchedau digidol foltedd isel aeddfed i yrru'r eirlithriad.ffotosynhwyryddyn ogystal â gyrru deuodau a transistorau. Mae'r astudiaeth hon yn sylweddoli'r trosi a'r defnydd effeithlon o ynni cludwr anghydbwysedd trwy ddylunio effaith lluosi eirlithriadau trothwy isel, sy'n darparu persbectif newydd ar gyfer datblygu'r genhedlaeth nesaf o dechnoleg canfod is-goch eirlithriadau hynod sensitif, trothwy isel ac enillion uchel.