Nouveauphotodétecteur haute sensibilité
Récemment, une équipe de recherche de l'Académie chinoise des sciences (CAS) basée sur des matériaux d'oxyde de gallium polycristallins riches en gallium (PGR-GaOX) a proposé pour la première fois une nouvelle stratégie de conception pour une sensibilité élevée et une vitesse de réponse élevée.photodétecteurpar des effets couplés de pyroélectricité et de photoconductivité d'interface, et les recherches pertinentes ont été publiées dans Advanced Materials.détecteurs photoélectriques(pour les bandes ultraviolettes profondes (DUV) aux rayons X) sont essentielles dans divers domaines, notamment la sécurité nationale, la médecine et les sciences industrielles.
Cependant, les matériaux semi-conducteurs actuels tels que le Si et l'α-Se présentent des problèmes de courant de fuite important et de faible coefficient d'absorption des rayons X, ce qui les rend difficiles à satisfaire aux exigences d'une détection haute performance. En revanche, les matériaux semi-conducteurs à large bande interdite (WBG) à base d'oxyde de gallium présentent un fort potentiel pour la détection photoélectrique haute énergie. Cependant, en raison de l'inévitable piège de niveau profond côté matériau et du manque de conception efficace de la structure du dispositif, il est difficile de réaliser des détecteurs de photons haute énergie à haute sensibilité et à grande vitesse de réponse basés sur des semi-conducteurs à large bande interdite. Pour relever ces défis, une équipe de recherche chinoise a conçu pour la première fois une diode photoconductrice pyroélectrique (PPD) à base de PGR-GaOX. En couplant l'effet pyroélectrique d'interface à l'effet de photoconductivité, les performances de détection sont considérablement améliorées. La PPD a montré une sensibilité élevée aux DUV et aux rayons X, avec des taux de réponse allant jusqu'à 104A/W et 105μC×Gyair-1/cm², respectivement, soit plus de 100 fois supérieurs à ceux des détecteurs précédents fabriqués dans des matériaux similaires. De plus, l'effet pyroélectrique d'interface provoqué par la symétrie polaire de la zone d'appauvrissement en PGR-GaOX peut multiplier par 105 la vitesse de réponse du détecteur, la portant à 0,1 ms. Comparées aux photodiodes classiques, les PPDS en mode auto-alimenté produisent des gains plus élevés grâce aux champs pyroélectriques lors de la commutation de la lumière.
De plus, le PPD peut fonctionner en mode polarisation, où le gain dépend fortement de la tension de polarisation, et un gain ultra-élevé peut être obtenu en augmentant la tension de polarisation. Le PPD présente un fort potentiel d'application dans les systèmes d'amélioration d'images à faible consommation d'énergie et à haute sensibilité. Ces travaux prouvent non seulement que le GaOX est une solution prometteuse.photodétecteur à haute énergiematériau, mais fournit également une nouvelle stratégie pour réaliser des photodétecteurs haute performance et haute énergie.
Date de publication : 10 septembre 2024