ലോ-ഡൈമൻഷണൽ അവലാഞ്ച് ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറിനെക്കുറിച്ചുള്ള പുതിയ ഗവേഷണം

ലോ-ഡൈമൻഷണൽ അവലാഞ്ച് ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറിനെക്കുറിച്ചുള്ള പുതിയ ഗവേഷണം

കുറഞ്ഞ പ്രകാശ ഇമേജിംഗ്, റിമോട്ട് സെൻസിംഗ്, ടെലിമെട്രി, ക്വാണ്ടം ആശയവിനിമയം തുടങ്ങിയ മേഖലകളിൽ വളരെ കുറഞ്ഞ ഫോട്ടോൺ അല്ലെങ്കിൽ സിംഗിൾ-ഫോട്ടോൺ സാങ്കേതികവിദ്യകളുടെ ഉയർന്ന സംവേദനക്ഷമത കണ്ടെത്തൽ ഗണ്യമായ പ്രയോഗ സാധ്യതകൾ നൽകുന്നു. അവയിൽ, അവലാഞ്ച് ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകൾ (APD) അവയുടെ ചെറിയ വലിപ്പം, ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമത, എളുപ്പത്തിലുള്ള സംയോജനം എന്നിവ കാരണം ഒപ്റ്റോ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണ ഗവേഷണ മേഖലയിൽ ഒരു പ്രധാന ദിശയായി മാറിയിരിക്കുന്നു. ഉയർന്ന നേട്ടവും കുറഞ്ഞ ഇരുണ്ട വൈദ്യുതധാരയും ആവശ്യമുള്ള APD ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറിന്റെ ഒരു പ്രധാന സൂചകമാണ് സിഗ്നൽ-ടു-നോയ്‌സ് അനുപാതം (SNR). ദ്വിമാന (2D) മെറ്റീരിയൽ വാൻ ഡെർ വാൽസ് ഹെറ്ററോജംഗ്ഷനുകളെക്കുറിച്ചുള്ള ഗവേഷണം ഉയർന്ന പ്രകടനമുള്ള APD-കളുടെ വികസനത്തിൽ വിശാലമായ സാധ്യതകൾ കാണിക്കുന്നു. ചൈനയിൽ നിന്നുള്ള ഗവേഷകർ ബൈപോളാർ ദ്വിമാന സെമികണ്ടക്ടർ മെറ്റീരിയൽ WSe₂ ഫോട്ടോസെൻസിറ്റീവ് മെറ്റീരിയലായി തിരഞ്ഞെടുത്ത് Pt/WSe₂/Ni ഘടന ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം തയ്യാറാക്കി.APD ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർപരമ്പരാഗത APD യുടെ അന്തർലീനമായ ഗെയിൻ നോയ്‌സ് പ്രശ്‌നം പരിഹരിക്കുന്നതിനുള്ള ഏറ്റവും മികച്ച പൊരുത്തപ്പെടുത്തൽ വർക്ക് ഫംഗ്‌ഷനോടൊപ്പം.

ഗവേഷകർ ഒരു നിർദ്ദേശം മുന്നോട്ടുവച്ചിട്ടുണ്ട്ഹിമപാത ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർPt/WSe₂/Ni ഘടനയെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, മുറിയിലെ താപനിലയിൽ fW തലത്തിൽ വളരെ ദുർബലമായ പ്രകാശ സിഗ്നലുകളുടെ ഉയർന്ന സെൻസിറ്റീവ് കണ്ടെത്തൽ കൈവരിക്കുന്നു. മികച്ച വൈദ്യുത ഗുണങ്ങളുള്ള ദ്വിമാന സെമികണ്ടക്ടർ മെറ്റീരിയൽ WSe₂ അവർ തിരഞ്ഞെടുത്തു, കൂടാതെ Pt, Ni ഇലക്ട്രോഡ് വസ്തുക്കളുമായി സംയോജിപ്പിച്ച് ഒരു പുതിയ തരം അവലാഞ്ച് ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ വിജയകരമായി വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. Pt, WSe₂, Ni എന്നിവയ്ക്കിടയിലുള്ള വർക്ക് ഫംഗ്ഷൻ പൊരുത്തപ്പെടുത്തൽ കൃത്യമായി ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്തുകൊണ്ട്, ഫോട്ടോജനറേറ്റഡ് കാരിയറുകൾ കടന്നുപോകാൻ അനുവദിക്കുന്നതിനൊപ്പം ഇരുണ്ട കാരിയറുകളെ ഫലപ്രദമായി തടയാൻ കഴിയുന്ന ഒരു ഗതാഗത സംവിധാനം രൂപകൽപ്പന ചെയ്തു. ഈ സംവിധാനം കാരിയർ ഇംപാക്ട് അയോണൈസേഷൻ മൂലമുണ്ടാകുന്ന അധിക ശബ്ദത്തെ ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കുന്നു, വളരെ കുറഞ്ഞ ശബ്ദ തലത്തിൽ വളരെ സെൻസിറ്റീവ് ഒപ്റ്റിക്കൽ സിഗ്നൽ കണ്ടെത്തൽ നേടാൻ ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറിനെ പ്രാപ്തമാക്കുന്നു.

പ്രകടനം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിൽ മെറ്റീരിയൽ എഞ്ചിനീയറിംഗിന്റെയും ഇന്റർഫേസ് ഒപ്റ്റിമൈസേഷന്റെയും നിർണായക പങ്ക് ഈ പഠനം തെളിയിക്കുന്നുഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകൾ. ഇലക്ട്രോഡുകളുടെയും ദ്വിമാന വസ്തുക്കളുടെയും സമർത്ഥമായ രൂപകൽപ്പനയിലൂടെ, ഇരുണ്ട വാഹകങ്ങളുടെ ഷീൽഡിംഗ് പ്രഭാവം കൈവരിക്കാനായി, ശബ്ദ ഇടപെടൽ ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കുകയും കണ്ടെത്തൽ കാര്യക്ഷമത കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്തു. ഈ ഡിറ്റക്ടറിന്റെ പ്രകടനം അതിന്റെ ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് സവിശേഷതകളിൽ പ്രതിഫലിക്കുക മാത്രമല്ല, വിശാലമായ പ്രയോഗ സാധ്യതകളുമുണ്ട്. മുറിയിലെ താപനിലയിൽ ഇരുണ്ട വൈദ്യുതധാരയെ ഫലപ്രദമായി തടയുകയും ഫോട്ടോജനറേറ്റഡ് കാരിയറുകളുടെ കാര്യക്ഷമമായ ആഗിരണം നടത്തുകയും ചെയ്യുന്നതിനാൽ, പരിസ്ഥിതി നിരീക്ഷണം, ജ്യോതിശാസ്ത്ര നിരീക്ഷണം, ഒപ്റ്റിക്കൽ ആശയവിനിമയം തുടങ്ങിയ മേഖലകളിലെ ദുർബലമായ പ്രകാശ സിഗ്നലുകൾ കണ്ടെത്തുന്നതിന് ഈ ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ പ്രത്യേകിച്ചും അനുയോജ്യമാണ്. ഈ ഗവേഷണ നേട്ടം താഴ്ന്ന-മാന മെറ്റീരിയൽ ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകളുടെ വികസനത്തിന് പുതിയ ആശയങ്ങൾ നൽകുക മാത്രമല്ല, ഉയർന്ന പ്രകടനവും കുറഞ്ഞ പവർ ഒപ്റ്റോ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ ഭാവി ഗവേഷണത്തിനും വികസനത്തിനും പുതിയ റഫറൻസുകൾ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു.