Өндөр хүчин чадалтай өөрөө жолооддогхэт улаан туяаны фотодетектор
хэт улаан туяафотодетекторхүчтэй хөндлөнгийн оролцооны эсрэг чадвар, хүчтэй бай таних чадвар, бүх цаг агаарын нөхцөлд ажиллах, сайн нуугдах шинж чанартай. Энэ нь анагаах ухаан, цэрэг арми, сансрын технологи, байгаль орчны инженерчлэл зэрэг салбарт улам бүр чухал үүрэг гүйцэтгэж байна. Эдгээрийн дотор өөрийгөө удирддагфотоэлектрик илрүүлэлтГадаад нэмэлт цахилгаан хангамжгүйгээр бие даан ажиллах боломжтой чип нь өвөрмөц гүйцэтгэл (эрчим хүчний бие даасан байдал, өндөр мэдрэмж ба тогтвортой байдал гэх мэт)-ийн ачаар хэт улаан туяаны илрүүлэлтийн салбарт ихээхэн анхаарал татаж байна. Үүний эсрэгээр цахиур дээр суурилсан эсвэл нарийн зурвасын завсартай хагас дамжуулагч дээр суурилсан хэт улаан туяаны чип зэрэг уламжлалт фотоэлектрик илрүүлэлтийн чипүүд нь фото гүйдэл үүсгэхийн тулд фото үүсгэсэн тээвэрлэгчдийг салгахад нэмэлт хэвийсэн хүчдэл шаарддаг төдийгүй дулааны дуу чимээг бууруулж, хариу үйлдлийг сайжруулахын тулд нэмэлт хөргөлтийн систем шаарддаг. Тиймээс ирээдүйд бага эрчим хүчний хэрэглээ, жижиг хэмжээ, хямд өртөг, өндөр гүйцэтгэл зэрэг дараагийн үеийн хэт улаан туяаны илрүүлэлтийн чипүүдийн шинэ ойлголт, шаардлагыг хангахад хэцүү болж байна.
Саяхан Хятад, Шведийн судалгааны багууд графен нанотууз (GNR) хальс/хөнгөн цагаан исэл/дан талст цахиур дээр суурилсан шинэ зүү гетеро уулзвар өөрөө хөтөлдөг богино долгионы хэт улаан туяаны (SWIR) фотоэлектрик илрүүлэх чипийг санал болгов. Гетероген интерфэйс болон суурилуулсан цахилгаан орны өдөөгдсөн оптик хаалганы эффектийн хосолсон нөлөөллийн дор чип нь тэг хазайлтын хүчдэл дээр хэт өндөр хариу үйлдэл болон илрүүлэх гүйцэтгэлийг харуулсан. Фотоэлектрик илрүүлэх чип нь өөрөө хөтөлдөг горимд 75.3 А/Вт хүртэлх А хариу үйлдэлтэй, 7.5 × 10¹⁴ Жонсын илрүүлэх хурдтай, гадаад квант үр ашиг нь 104% орчим бөгөөд ижил төрлийн цахиур дээр суурилсан чипүүдийн илрүүлэх гүйцэтгэлийг рекорд 7 дахин сайжруулсан. Нэмж дурдахад, уламжлалт хөтлөх горимд чипийн хариу үйлдэл, илрүүлэх хурд, гадаад квант үр ашиг нь тус тус 843 А/Вт, 10¹⁵ Жонс, 105% хүртэл өндөр байгаа нь одоогийн судалгаанд мэдээлэгдсэн хамгийн өндөр утга юм. Үүний зэрэгцээ, энэхүү судалгаа нь оптик холбоо болон хэт улаан туяаны дүрслэлийн салбарт фотоэлектрик илрүүлэх чипийг бодит ертөнцөд хэрхэн ашиглаж байгааг харуулсан бөгөөд үүний асар их хэрэглээний боломжийг онцолсон.
Графен нанотууз /Al₂O₃/ дан талст цахиур дээр суурилсан фотодетекторын фотоэлектрик гүйцэтгэлийг системтэйгээр судлахын тулд судлаачид түүний статик (гүйдэл-хүчдэлийн муруй) болон динамик шинж чанарын хариу үйлдлийг (гүйдэл-цаг хугацааны муруй) туршсан. Графен нанотууз /Al₂O₃/ монокристалл цахиурын гетероструктурын фотодетекторын оптик хариу үйлчлэлийн шинж чанарыг өөр өөр хэвийсэн хүчдэлийн дор системтэйгээр үнэлэхийн тулд судлаачид төхөөрөмжийн динамик гүйдлийн хариу үйлдлийг 0 В, -1 В, -3 В ба -5 В хэвийсэн хүчдэлд хэмжсэн бөгөөд оптик чадлын нягтрал нь 8.15 μW/см² байв. Фото гүйдэл нь урвуу хэвийсэн хүчдэлтэй хамт нэмэгдэж, бүх хэвийсэн хүчдэлд хурдан хариу үйлдэл үзүүлдэг.
Эцэст нь судлаачид дүрслэх системийг бүтээж, богино долгионы хэт улаан туяаны өөрөө ажилладаг дүрслэлийг амжилттай хийсэн. Систем нь тэг хазайлтын дор ажилладаг бөгөөд огт эрчим хүч зарцуулдаггүй. Фотодетекторын дүрслэх чадварыг "T" үсэг бүхий хар маск ашиглан үнэлсэн (Зураг 1-т үзүүлсэн шиг).
Эцэст нь хэлэхэд, энэхүү судалгаа нь графен нанотууз дээр суурилсан өөрөө ажилладаг фотодетекторуудыг амжилттай бүтээж, дээд амжилт тогтоосон өндөр хариу үйлдэл үзүүлсэн. Үүний зэрэгцээ судлаачид үүний оптик холбоо болон дүрслэх чадварыг амжилттай харуулсан.өндөр хариу үйлдэлтэй фотодетекторЭнэхүү судалгааны ололт амжилт нь графен нанотууз болон цахиур дээр суурилсан оптоэлектрон төхөөрөмжийг хөгжүүлэх практик аргыг олгоод зогсохгүй, өөрөө ажилладаг богино долгионы хэт улаан туяаны фотодетекторын хувьд маш сайн гүйцэтгэлийг харуулж байна.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 4-р сарын 28