Errendimendu handiko autogidatuainfragorri fotodetektagailua
infragorriafotodetektagailuInterferentziaren aurkako gaitasun sendoa, helburuak ezagutzeko gaitasun sendoa, eguraldi guztietan funtzionatzeko gaitasuna eta ezkutatze ona ditu ezaugarri. Gero eta garrantzi handiagoa hartzen ari da medikuntzan, armadan, espazio-teknologian eta ingurumen-ingeniaritzan bezalako arloetan. Horien artean, autogidatuadetekzio fotoelektrikoaKanpoko elikatze-iturri gehigarririk gabe modu independentean funtziona dezakeen txipak arreta handia erakarri du infragorrien detekzio-arloan, bere errendimendu bereziagatik (energia-independentzia, sentikortasun handia eta egonkortasuna, etab.). Aitzitik, ohiko detekzio-txip fotoelektrikoek, hala nola silizioan oinarritutako edo banda-tarte estuko erdieroaleetan oinarritutako infragorrien txipek, ez dituzte soilik fotokorronteak sortzeko fotosortutako eramaileen bereizketa bultzatzeko polarizazio-tentsio gehigarriak behar, baita zarata termikoa murrizteko eta erantzun-gaitasuna hobetzeko hozte-sistema gehigarriak ere. Hori dela eta, zaila bihurtu da etorkizunean infragorrien detekzio-txipen hurrengo belaunaldiko kontzeptu eta eskakizun berriak betetzea, hala nola energia-kontsumo txikia, tamaina txikia, kostu baxua eta errendimendu handia.
Duela gutxi, Txinako eta Suediako ikerketa-taldeek grafeno nanozintak (GNR) filmen/alumina/kristal bakarreko silizioan oinarritutako SWIR (pin heterojunction autogidatutako uhin laburreko infragorri) fotoelektriko detekzio-txipa proposatu dute. Interfaze heterogeneoak eragindako ate optikoaren efektuaren eta barneko eremu elektrikoaren efektu konbinatuaren pean, txipeak erantzun eta detekzio-errendimendu ultra-altua erakutsi zuen zero alborapen-tentsioan. Fotoelektriko detekzio-txipeak 75,3 A/W-ko A erantzun-tasa du autogidatutako moduan, 7,5 × 10¹⁴ Jones-eko detekzio-tasa eta % 104tik gertuko kanpoko eraginkortasun kuantikoa, siliziozko txipek duten detekzio-errendimendua 7 magnitude-ordena hobetuz. Gainera, ohiko gidatzeko moduan, txipearen erantzun-tasa, detekzio-tasa eta kanpoko eraginkortasun kuantikoa 843 A/W, 10¹⁵ Jones eta % 105ekoa dira, hurrenez hurren, eta horiek guztiak egungo ikerketetan jakinarazitako baliorik altuenak dira. Bitartean, ikerketa honek detekzio fotoelektrikoaren txiparen benetako aplikazioa ere erakutsi zuen komunikazio optikoaren eta infragorrien irudien arloetan, bere aplikazio potentzial handia azpimarratuz.
Grafeno nanozintetan /Al₂O₃/ silizio monokristalinoan oinarritutako fotodetektagailuaren errendimendu fotoelektrikoa sistematikoki aztertzeko, ikertzaileek haren erantzun estatikoak (korronte-tentsio kurba) eta dinamikoak (korronte-denbora kurba) probatu zituzten. Grafeno nanozintetan /Al₂O₃/ silizio monokristalino heterostrukturako fotodetektagailuaren erantzun optikoa sistematikoki ebaluatzeko polarizazio-tentsio desberdinetan, ikertzaileek gailuaren korronte dinamikoaren erantzuna neurtu zuten 0 V, -1 V, -3 V eta -5 V-ko polarizazioetan, 8,15 μW/cm²-ko potentzia optiko-dentsitatearekin. Fotokorrontea alderantzizko polarizazioarekin handitzen da eta erantzun-abiadura azkarra erakusten du polarizazio-tentsio guztietan.
Azkenik, ikertzaileek irudi-sistema bat fabrikatu zuten eta uhin laburreko infragorrien irudi autoelikatuak lortu zituzten. Sistemak zero alborapenarekin funtzionatzen du eta ez du inolako energia-kontsumorik. Fotodetektagailuaren irudi-gaitasuna "T" letraren eredua zuen maskara beltz bat erabiliz ebaluatu zen (1. irudian erakusten den bezala).
Ondorioz, ikerketa honek grafeno nanozintetan oinarritutako auto-elikatutako fotodetektagailuak fabrikatu ditu arrakastaz, eta erantzun-tasa errekorra lortu du. Bitartean, ikertzaileek arrakastaz frogatu dituzte honen komunikazio optiko eta irudi-gaitasunak.fotodetektagailu oso sentikorraIkerketa-lorpen honek ez du soilik grafenozko nanozintak eta silizioan oinarritutako gailu optoelektronikoak garatzeko ikuspegi praktiko bat eskaintzen, baizik eta uhin laburreko infragorri fotodetektagailu autoelikatu gisa duten errendimendu bikaina ere erakusten du.
Argitaratze data: 2025eko apirilaren 28a