ലോ ത്രെഷോൾഡ് ഇൻഫ്രാറെഡ് അവലാഞ്ച് ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ

താഴ്ന്ന പരിധി ഇൻഫ്രാറെഡ്ഹിമപാത ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ

ഇൻഫ്രാറെഡ് അവലാഞ്ച് ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ (APD ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ) എന്നത് ഒരു ക്ലാസ് ആണ്സെമികണ്ടക്ടർ ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങൾകൊളീഷൻ അയോണൈസേഷൻ ഇഫക്റ്റ് വഴി ഉയർന്ന നേട്ടം ഉണ്ടാക്കുന്ന ഇവ, കുറച്ച് ഫോട്ടോണുകളുടെയോ ഒറ്റ ഫോട്ടോണുകളുടെയോ പോലും കണ്ടെത്തൽ കഴിവ് കൈവരിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, പരമ്പരാഗത APD ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ ഘടനകളിൽ, നോൺ-ഇക്വിലിബ്രിയം കാരിയർ സ്കാറ്ററിംഗ് പ്രക്രിയ ഊർജ്ജ നഷ്ടത്തിലേക്ക് നയിക്കുന്നു, അതായത് അവലാഞ്ച് ത്രെഷോൾഡ് വോൾട്ടേജ് സാധാരണയായി 50-200 V ൽ എത്തേണ്ടതുണ്ട്. ഇത് ഉപകരണത്തിന്റെ ഡ്രൈവ് വോൾട്ടേജിലും റീഡ്ഔട്ട് സർക്യൂട്ട് ഡിസൈനിലും ഉയർന്ന ആവശ്യങ്ങൾ ഉന്നയിക്കുന്നു, ചെലവ് വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും വിശാലമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ പരിമിതപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു.

അടുത്തിടെ, ചൈനീസ് ഗവേഷണം താഴ്ന്ന അവലാഞ്ച് ത്രെഷോൾഡ് വോൾട്ടേജും ഉയർന്ന സെൻസിറ്റിവിറ്റിയുമുള്ള അവലാഞ്ച് നിയർ ഇൻഫ്രാറെഡ് ഡിറ്റക്ടറിന്റെ ഒരു പുതിയ ഘടന നിർദ്ദേശിച്ചു. ആറ്റോമിക് പാളിയുടെ സെൽഫ്-ഡോപ്പിംഗ് ഹോമോജംഗ്ഷനെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, ഹെറ്ററോജംഗ്ഷനിൽ ഒഴിവാക്കാനാവാത്ത ഇന്റർഫേസ് ഡിഫെക്റ്റ് അവസ്ഥ മൂലമുണ്ടാകുന്ന ദോഷകരമായ സ്കാറ്ററിംഗ് അവലാഞ്ച് ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ പരിഹരിക്കുന്നു. അതേസമയം, ട്രാൻസ്ലേഷൻ സിമെട്രി ബ്രേക്കിംഗിലൂടെ പ്രേരിതമായ ശക്തമായ ലോക്കൽ "പീക്ക്" ഇലക്ട്രിക് ഫീൽഡ് കാരിയറുകൾ തമ്മിലുള്ള കൂലോംബ് പ്രതിപ്രവർത്തനം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനും, ഓഫ്-പ്ലെയിൻ ഫോണോൺ മോഡ് ആധിപത്യം പുലർത്തുന്ന സ്കാറ്ററിംഗിനെ അടിച്ചമർത്തുന്നതിനും, നോൺ-ഇക്വിലിബ്രിയം കാരിയറുകളുടെ ഉയർന്ന ഇരട്ടിപ്പിക്കൽ കാര്യക്ഷമത കൈവരിക്കുന്നതിനും ഉപയോഗിക്കുന്നു. മുറിയിലെ താപനിലയിൽ, ത്രെഷോൾഡ് ഊർജ്ജം സൈദ്ധാന്തിക പരിധിക്ക് അടുത്താണ്, ഉദാ: (ഉദാ: അർദ്ധചാലകത്തിന്റെ ബാൻഡ് വിടവ്) ഇൻഫ്രാറെഡ് അവലാഞ്ച് ഡിറ്റക്ടറിന്റെ കണ്ടെത്തൽ സംവേദനക്ഷമത 10000 ഫോട്ടോൺ ലെവൽ വരെയാണ്.

ചാർജ് കാരിയർ ഹിമപാതങ്ങൾക്ക് ഒരു ഗെയിൻ മീഡിയം എന്ന നിലയിൽ ആറ്റം-ലെയർ സെൽഫ്-ഡോപ്ഡ് ടങ്സ്റ്റൺ ഡൈസെലനൈഡ് (WSe₂) ഹോമോജംഗ്ഷൻ (ദ്വിമാന സംക്രമണ ലോഹ ചാൽകോജെനൈഡ്, TMD) അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ് ഈ പഠനം. മ്യൂട്ടന്റ് ഹോമോജംഗ്ഷൻ ഇന്റർഫേസിൽ ശക്തമായ ഒരു പ്രാദേശിക "സ്പൈക്ക്" ഇലക്ട്രിക് ഫീൽഡ് പ്രേരിപ്പിക്കുന്നതിന് ഒരു ടോപ്പോഗ്രാഫി സ്റ്റെപ്പ് മ്യൂട്ടേഷൻ രൂപകൽപ്പന ചെയ്തുകൊണ്ടാണ് സ്പേഷ്യൽ ട്രാൻസ്ലേഷണൽ സമമിതി ബ്രേക്കിംഗ് നേടുന്നത്.

കൂടാതെ, ആറ്റോമിക് കനം ഫോണോൺ മോഡ് ആധിപത്യം പുലർത്തുന്ന സ്കാറ്ററിംഗ് മെക്കാനിസത്തെ അടിച്ചമർത്താനും, വളരെ കുറഞ്ഞ നഷ്ടത്തിൽ നോൺ-ഇക്വിലിബ്രിയം കാരിയറിന്റെ ത്വരണം, ഗുണന പ്രക്രിയ എന്നിവ മനസ്സിലാക്കാനും കഴിയും. ഇത് മുറിയിലെ താപനിലയിൽ അവലാഞ്ച് ത്രെഷോൾഡ് ഊർജ്ജത്തെ സൈദ്ധാന്തിക പരിധിയോട് അടുക്കുന്നു, അതായത് സെമികണ്ടക്ടർ മെറ്റീരിയൽ ബാൻഡ്‌ഗാപ്പ്, ഉദാ. അവലാഞ്ച് ത്രെഷോൾഡ് വോൾട്ടേജ് 50 V ൽ നിന്ന് 1.6 V ആയി കുറച്ചു, ഗവേഷകർക്ക് പക്വമായ ലോ-വോൾട്ടേജ് ഡിജിറ്റൽ സർക്യൂട്ടുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഹിമപാതത്തെ നയിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു.ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർഡ്രൈവ് ഡയോഡുകളും ട്രാൻസിസ്റ്ററുകളും. ലോ ത്രെഷോൾഡ് അവലാഞ്ച് ഗുണന പ്രഭാവത്തിന്റെ രൂപകൽപ്പനയിലൂടെ നോൺ-ഇക്വിലിബ്രിയം കാരിയർ ഊർജ്ജത്തിന്റെ കാര്യക്ഷമമായ പരിവർത്തനവും ഉപയോഗവും ഈ പഠനം സാക്ഷാത്കരിക്കുന്നു, ഇത് അടുത്ത തലമുറയിലെ ഉയർന്ന സെൻസിറ്റീവ്, ലോ ത്രെഷോൾഡ്, ഹൈ ഗെയിൻ അവലാഞ്ച് ഇൻഫ്രാറെഡ് ഡിറ്റക്ഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ വികസനത്തിന് ഒരു പുതിയ കാഴ്ചപ്പാട് നൽകുന്നു.