Бага босго хэт улаан туяануранги фото илрүүлэгч
Хэт улаан туяаны нуранги мэдрэгч (APD фото илрүүлэгч) нь ангилал юмхагас дамжуулагч фотоэлектрик төхөөрөмжЭнэ нь мөргөлдөөний иончлолын нөлөөгөөр өндөр ашиг олж, цөөн тооны фотон эсвэл бүр нэг фотоныг илрүүлэх чадварыг бий болгодог. Гэсэн хэдий ч, ердийн APD photodetector бүтцэд тэнцвэрт бус тээвэрлэгчийг тараах үйл явц нь эрчим хүчний алдагдалд хүргэдэг, ийм нуранги босго хүчдэл нь ихэвчлэн 50-200 В хүрэх шаардлагатай байна. Энэ нь төхөөрөмжийн хөтөч хүчдэл болон унших хэлхээний дизайн илүү өндөр шаардлага тавьж, зардал нэмэгдэж, өргөн хэрэглээг хязгаарладаг.
Саяхан Хятадын судалгаагаар нурангины босго бага хүчдэлтэй, өндөр мэдрэмжтэй хэт улаан туяаны мэдрэгчийн ойролцоо нурангины шинэ бүтцийг санал болгов. Атомын давхаргын өөрөө допингийн гомо уулзвар дээр тулгуурлан нуранги фото илрүүлэгч нь гетеролцонд зайлсхийх боломжгүй интерфейсийн согогийн төлөв байдлаас үүдэлтэй хортой тархалтыг шийддэг. Үүний зэрэгцээ, орчуулгын тэгш хэмийн эвдрэлээс үүдэлтэй орон нутгийн хүчтэй "оргил" цахилгаан орон нь тээвэрлэгчдийн хоорондох кулоны харилцан үйлчлэлийг сайжруулах, хавтгайн гадуурх фонон горим давамгайлсан тархалтыг дарах, тэнцвэрт бус тээвэрлэгчдийн үр ашгийг хоёр дахин нэмэгдүүлэхэд ашиглагддаг. Өрөөний температурт босго энерги нь онолын хязгаарт ойрхон байна (Жишээ нь: хагас дамжуулагчийн зурвасын завсар), хэт улаан туяаны нуранги мэдрэгчийн илрүүлэх мэдрэмж нь 10000 фотоны түвшин хүртэл байна.
Энэхүү судалгаа нь атомын давхаргын өөрөө баяжуулсан вольфрамын диеленид (WSe₂) гомогцонкц (хоёр хэмжээст шилжилтийн металл халькогенид, TMD) дээр тулгуурлан цэнэг зөөгч нурангид оршдог. Орон зайн хөрвүүлгийн тэгш хэмийн эвдрэл нь мутант гомо-холболтын интерфэйс дээр хүчтэй орон нутгийн "баяжуулалтын" цахилгаан талбарыг өдөөх топографийн алхамын мутацийг зохион бүтээх замаар хийгддэг.
Үүнээс гадна атомын зузаан нь фонон горимд давамгайлсан тархалтын механизмыг дарж, тэнцвэрт бус тээвэрлэгчийн хурдатгал, үржих процессыг маш бага алдагдалтайгаар хэрэгжүүлэх боломжтой. Энэ нь тасалгааны температурт нуралтын босго энергийг онолын хязгаарт ойртуулж, өөрөөр хэлбэл хагас дамжуулагч материалын зурвасын зайг авчирдаг. Цасан нуралтын босго хүчдэлийг 50 В-оос 1.6 В хүртэл бууруулсан нь судлаачдад бага хүчдэлийн гүйцсэн дижитал хэлхээг ашиглах боломжийг олгов.фото илрүүлэгчтүүнчлэн хөтөч диод ба транзистор. Энэхүү судалгаа нь өндөр мэдрэмжтэй, бага босго, өндөр ашиг тустай хэт улаан туяаны нуранги илрүүлэх дараагийн үеийн технологийг хөгжүүлэх шинэ хэтийн төлөвийг бий болгож, бага босготой нуранги үржүүлэх эффектийг зохион бүтээх замаар тэнцвэрт бус зөөгч энергийг үр ашигтай хувиргах, ашиглах боломжийг олгодог.
Шуудангийн цаг: 2025 оны 4-р сарын 16