Ubos nga threshold infrared avalanche photodetector

Ubos nga threshold infraredphotodetector sa avalanche

Ang infrared avalanche photodetector (Detektor sa litrato sa APD) usa ka klase samga aparato nga photoelectric nga semiconductornga nagpatunghag taas nga gain pinaagi sa collision ionization effect, aron makab-ot ang abilidad sa pag-detect sa pipila ka photon o bisan sa usa ka photon. Bisan pa, sa naandan nga mga istruktura sa APD photodetector, ang proseso sa non-equilibrium carrier scattering mosangpot sa pagkawala sa enerhiya, nga ang avalanche threshold voltage kasagaran kinahanglan nga moabot sa 50-200 V. Kini nagbutang ug mas taas nga panginahanglan sa drive voltage sa device ug readout circuit design, nga nagdugang sa gasto ug naglimite sa mas lapad nga mga aplikasyon.

Bag-ohay lang, ang panukiduki sa China nagsugyot og bag-ong istruktura sa avalanche near infrared detector nga adunay ubos nga avalanche threshold voltage ug taas nga sensitivity. Base sa self-doping homojunction sa atomic layer, ang avalanche photodetector makasulbad sa makadaot nga scattering nga gipahinabo sa interface defect state nga dili malikayan sa heterojunction. Samtang, ang kusog nga lokal nga "peak" electric field nga gipahinabo sa translation symmetry breaking gigamit aron mapalambo ang coulomb interaction tali sa mga carrier, mapugngan ang off-plane phonon mode dominated scattering, ug makab-ot ang taas nga doubling efficiency sa mga non-equilibrium carrier. Sa temperatura sa kwarto, ang threshold energy duol sa theoretical limit Eg (Ang Eg mao ang band gap sa semiconductor) ug ang detection sensitivity sa infrared avalanche detector hangtod sa 10000 photon level.

Kini nga pagtuon gibase sa atom-layer self-doped tungsten diselenide (WSe₂) homojunction (two-dimensional transition metal chalcogenide, TMD) isip gain medium para sa mga avalanche sa charge carrier. Ang spatial translational symmetry breaking makab-ot pinaagi sa pagdesinyo sa usa ka topography step mutation aron ma-induce ang usa ka kusog nga local “spike” electric field sa mutant homojunction interface.

Dugang pa, ang gibag-on sa atomo makapugong sa mekanismo sa pagkatag nga gidominar sa phonon mode, ug makaamgo sa proseso sa pagpadali ug pagpadaghan sa non-equilibrium carrier nga adunay gamay kaayo nga kapildihan. Kini nagdala sa avalanche threshold energy sa temperatura sa kwarto nga duol sa theoretical limit ie ang semiconductor material bandgap Pananglitan. Ang avalanche threshold voltage gipakunhod gikan sa 50 V ngadto sa 1.6 V, nga nagtugot sa mga tigdukiduki sa paggamit sa hamtong nga low-voltage digital circuits aron mapadali ang avalanche.photodetectoringon man mga drive diode ug transistor. Kini nga pagtuon nakaamgo sa episyente nga pagkakabig ug paggamit sa non-equilibrium carrier energy pinaagi sa disenyo sa low threshold avalanche multiplication effect, nga naghatag ug bag-ong perspektibo alang sa pag-uswag sa sunod nga henerasyon sa highly sensitive, low threshold ug high gain avalanche infrared detection technology.