Ubos nga threshold infrared avalanche photodetector

Ubos nga threshold infraredavalanche photodetector

Ang infrared avalanche photodetector (APD photodetector) maoy usa ka klase sasemiconductor photoelectric nga mga himannga nagpatunghag taas nga ganansya pinaagi sa epekto sa pagbangga sa ionization, aron makab-ot ang abilidad sa pagkakita sa pipila ka mga photon o bisan usa ka mga photon. Apan, sa conventional APD photodetector structures, ang non-equilibrium carrier scattering proseso modala ngadto sa pagkawala sa enerhiya, sa ingon nga ang avalanche threshold boltahe sa kasagaran kinahanglan sa pagkab-ot sa 50-200 V. Kini nagbutang sa mas taas nga mga panginahanglan sa device sa drive boltahe ug readout sirkito nga disenyo, sa pagdugang sa gasto ug paglimite sa mas lapad nga mga aplikasyon.

Bag-ohay lang, ang panukiduki sa China nagsugyot og usa ka bag-ong istruktura sa avalanche duol sa infrared detector nga adunay ubos nga avalanche threshold boltahe ug taas nga pagkasensitibo. Pinasukad sa self-doping homojunction sa atomic layer, ang avalanche photodetector nagsulbad sa makadaot nga pagkatibulaag nga gipahinabo sa kahimtang sa depekto sa interface nga dili malikayan sa heterojunction. Sa kasamtangan, ang lig-on nga lokal nga "peak" nga electric field nga gipahinabo sa paghubad sa simetriya sa paghubad gigamit aron mapalambo ang interaksyon sa coulomb tali sa mga carrier, sumpuon ang off-plane phonon mode nga gidominar sa pagsabwag, ug pagkab-ot sa usa ka taas nga pagdoble nga kahusayan sa mga non-equilibrium carriers. Sa temperatura sa lawak, ang threshold energy duol sa theoretical limit Eg (Eg 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 charge carrier avalanches. Ang spatial translational symmetry breaking makab-ot pinaagi sa pagdesinyo sa usa ka topograpiya nga mutation nga lakang aron maaghat ang usa ka lig-on nga lokal nga "spike" nga electric field sa mutant homojunction interface.

Dugang pa, ang atomic nga gibag-on makapugong sa pagkatibulaag nga mekanismo nga gidominahan sa phonon mode, ug makaamgo sa pagpadali ug pagpadaghan nga proseso sa non-equilibrium carrier nga adunay ubos kaayo nga pagkawala. Kini nagdala sa avalanche threshold energy sa lawak nga temperatura duol sa theoretical limit ie ang semiconductor material bandgap Eg. Ang avalanche threshold nga boltahe gikunhoran gikan sa 50 V ngadto sa 1.6 V, nga nagtugot sa mga tigdukiduki sa paggamit sa hamtong nga ubos nga boltahe nga digital nga mga sirkito aron sa pagpadagan sa avalanchephotodetectoringon man mga drive diode ug transistor. Kini nga pagtuon nakaamgo sa episyente nga pagkakabig ug paggamit sa non-equilibrium carrier nga enerhiya pinaagi sa disenyo sa ubos nga threshold avalanche multiplication effect, nga naghatag og bag-ong panglantaw alang sa pagpalambo sa sunod nga henerasyon sa sensitibo kaayo, ubos nga threshold ug high gain avalanche infrared detection technology.