ئىككى قۇتۇپلۇق ئىككى ئۆلچەملىك قار كۆچۈش فوتودېتېكتورى

ئىككى قۇتۇپلۇق ئىككى ئۆلچەملىكقار كۆچۈش فوتودېتېكتورى

ئىككى قۇتۇپلۇق ئىككى ئۆلچەملىك قار كۆچۈش فوتودېتېكتورى (APD فوتودېتېكتورى) ئىنتايىن تۆۋەن شاۋقۇن ۋە يۇقىرى سەزگۈرلۈكنى بايقاشقا ئېرىشىدۇ

بىر قانچە فوتون ياكى ھەتتا يەككە فوتوننى يۇقىرى سەزگۈرلۈك بىلەن بايقاش ئاجىز نۇر تەسۋىرلەش، يىراقتىن سېزىش ۋە تېلېمېتىرىيە، كۋانت ئالاقىسى قاتارلىق ساھەلەردە مۇھىم قوللىنىش ئىستىقبالىغا ئىگە. بۇنىڭ ئىچىدە، قار كۆچۈش فوتودېتېكتورى (APD) كىچىك چوڭلۇق، يۇقىرى ئۈنۈملۈك ۋە ئاسان بىرلەشتۈرۈش خۇسۇسىيىتى سەۋەبىدىن ئوپتوئېلېكترونلۇق ئۈسكۈنە تەتقىقاتى ساھەسىدە مۇھىم يۆنىلىشكە ئايلاندى. سىگنال-شاۋقۇن نىسبىتى (SNR) يۇقىرى پايدا ۋە تۆۋەن قاراڭغۇ توك تەلەپ قىلىدىغان APD فوتودېتېكتورىنىڭ مۇھىم كۆرسەتكۈچى. ئىككى ئۆلچەملىك (2D) ماتېرىياللارنىڭ ۋان دېر ۋائالس گېتېروئۇچۇرلىرى توغرىسىدىكى تەتقىقات يۇقىرى ئىقتىدارلىق APD لارنى تەرەققىي قىلدۇرۇشتا كەڭ ئىستىقبالنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. جۇڭگودىكى تەتقىقاتچىلار WSe₂ قوش ئۆلچەملىك يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ماتېرىيالىنى فوتوسېزگۈر ماتېرىيال قىلىپ تاللاپ، ئەنئەنىۋى APD فوتودېتېكتورىنىڭ ئىچكى پايدا شاۋقۇنى مەسىلىسىنى ھەل قىلىش ئۈچۈن، ئەڭ ياخشى ماسلىشىشچان خىزمەت ئىقتىدارىغا ئىگە Pt/WSe₂/Ni قۇرۇلمىسىغا ئىگە APD فوتودېتېكتورىنى ئەستايىدىل تەييارلىدى.

تەتقىقات گۇرۇپپىسى Pt/WSe₂/Ni قۇرۇلمىسىغا ئاساسەن ياسالغان قار كۆچۈش فوتودېتېكتورىنى تەكلىپ قىلدى، بۇ ئارقىلىق ئۆي تېمپېراتۇرىسىدا fW دەرىجىسىدە ئىنتايىن ئاجىز نۇر سىگناللىرىنى يۇقىرى سەزگۈرلۈك بىلەن بايقىغىلى بولىدۇ. ئۇلار ئېلېكتر خۇسۇسىيىتى ناھايىتى ياخشى بولغان ئىككى ئۆلچەملىك يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ماتېرىيال WSe₂ نى تاللاپ، Pt ۋە Ni ئېلېكترود ماتېرىياللىرىنى بىرلەشتۈرۈپ يېڭى تىپتىكى قار كۆچۈش فوتودېتېكتورىنى مۇۋەپپەقىيەتلىك تەرەققىي قىلدۇردى. Pt، WSe₂ ۋە Ni ئوتتۇرىسىدىكى خىزمەت ئىقتىدارىنى دەل ئەلالاشتۇرۇش ئارقىلىق، قاراڭغۇ توشۇغۇچىلارنى ئۈنۈملۈك توسۇپ، فوتو ھاسىل قىلغان توشۇغۇچىلارنىڭ ئۆتۈشىگە يول قويىدىغان بىر توشۇش مېخانىزمى لايىھەلەندى. بۇ مېخانىزم توشۇغۇچى سوقۇلۇش ئىئونلىشىشىدىن كېلىپ چىققان ئارتۇقچە شاۋقۇننى كۆرۈنەرلىك دەرىجىدە ئازايتىپ، فوتودېتېكتورنىڭ ئىنتايىن تۆۋەن شاۋقۇن سەۋىيىسىدە يۇقىرى سەزگۈرلۈك بىلەن ئوپتىكىلىق سىگنالنى بايقىشىغا شارائىت ھازىرلايدۇ.

ئاندىن، ئاجىز ئېلېكتر مەيدانى كەلتۈرۈپ چىقارغان قار كۆچۈش ئېففېكتىنىڭ مېخانىزمىنى ئېنىقلاش ئۈچۈن، تەتقىقاتچىلار دەسلەپتە ھەر خىل مېتاللارنىڭ ئىچكى خىزمەت فۇنكسىيەسىنىڭ WSe₂ بىلەن ماسلىشىشچانلىقىنى باھالىدى. ھەر خىل مېتال ئېلېكترودلىرى بار بىر قاتار مېتال-يېرىم ئۆتكۈزگۈچ-مېتال (MSM) ئۈسكۈنىلىرى ياسىلىپ، ئۇلاردا مۇناسىۋەتلىك سىناقلار ئېلىپ بېرىلدى. بۇنىڭدىن باشقا، قار كۆچۈشى باشلىنىشتىن بۇرۇن توشۇغۇچىنىڭ چېچىلىشىنى ئازايتىش ئارقىلىق، سوقۇلۇش ئىئونلىشىشىنىڭ تاسادىپىيلىقىنى پەسەيتىپ، شاۋقۇننى ئازايتقىلى بولىدۇ. شۇڭا، مۇناسىۋەتلىك سىناقلار ئېلىپ بېرىلدى. ۋاقىت ئىنكاسى خۇسۇسىيىتى جەھەتتىن Pt/WSe₂/Ni APD نىڭ ئەۋزەللىكىنى تېخىمۇ نامايان قىلىش ئۈچۈن، تەتقىقاتچىلار ھەر خىل فوتوئېلېكترلىق كۈچەيتىش قىممىتى ئاستىدا ئۈسكۈنىنىڭ -3 dB كەڭلىكىنى يەنىمۇ باھالىدى.

تەجرىبە نەتىجىلىرى شۇنى كۆرسىتىپ بېرىدۇكى، Pt/WSe₂/Ni دېتېكتورى ئۆي تېمپېراتۇرىسىدا ناھايىتى تۆۋەن شاۋقۇن ئېكۋىۋالېنت قۇۋۋىتى (NEP) نى نامايان قىلىدۇ، بۇ پەقەت 8.07 fW/√Hz. بۇ دېتېكتورنىڭ ئىنتايىن ئاجىز ئوپتىكىلىق سىگناللارنى پەرقلەندۈرەلەيدىغانلىقىدىن دېرەك بېرىدۇ. بۇنىڭدىن باشقا، بۇ ئۈسكۈنە 20 kHz مودۇلياتسىيە چاستوتىسىدا مۇقىم ئىشلىيەلەيدۇ، يۇقىرى پايدا نىسبىتى 5×10⁵ بولۇپ، يۇقىرى پايدا نىسبىتى بىلەن بەلباغ كەڭلىكىنى تەڭپۇڭلاشتۇرۇش تەس بولغان ئەنئەنىۋى فوتوۋولت دېتېكتورلىرىنىڭ تېخنىكىلىق توسالغۇسىنى مۇۋەپپەقىيەتلىك ھەل قىلالايدۇ. بۇ ئىقتىدار يۇقىرى پايدا نىسبىتى ۋە تۆۋەن شاۋقۇن تەلەپ قىلىدىغان قوللىنىشچان پروگراممىلاردا ئۇنىڭغا زور ئەۋزەللىكلەرنى بېرىدۇ دەپ مۆلچەرلەنمەكتە.

بۇ تەتقىقات ماتېرىيال قۇرۇلۇشى ۋە كۆرۈنمە يۈزىنى ئەلالاشتۇرۇشنىڭ ئىقتىدارنى ئاشۇرۇشتىكى مۇھىم رولىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇPhotodetectorsئېلېكترود ۋە ئىككى ئۆلچەملىك ماتېرىياللارنى ئىجادچانلىق بىلەن لايىھىلەش ئارقىلىق، قاراڭغۇ توشۇغۇچىلارنىڭ قوغداش ئۈنۈمىگە ئېرىشىلدى، بۇ شاۋقۇننىڭ ئارىلىشىشىنى زور دەرىجىدە ئازايتىپ، بايقاش ئۈنۈمىنى تېخىمۇ يۇقىرى كۆتۈردى.

بۇ دېتېكتورنىڭ ئىقتىدارى پەقەت فوتوئېلېكترلىق خۇسۇسىيەتلىرىدىلا ئەكس ئەتتۈرۈلگەن ئەمەس، بەلكى كەڭ دائىرىلىك قوللىنىش ئىستىقبالىغا ئىگە. بۇ دېتېكتور ئۆي تېمپېراتۇرىسىدا قاراڭغۇ توكنى ئۈنۈملۈك توسۇش ۋە فوتو ھاسىل قىلغان توشۇغۇچىلارنى ئۈنۈملۈك سۈمۈرۈش ئىقتىدارى بىلەن، مۇھىت كۆزىتىش، ئاسترونومىيەلىك كۆزىتىش ۋە ئوپتىكىلىق ئالاقە قاتارلىق ساھەلەردە ئاجىز نۇر سىگناللىرىنى بايقاشقا ئالاھىدە ماس كېلىدۇ. بۇ تەتقىقات نەتىجىسى پەقەت تۆۋەن ئۆلچەملىك ماتېرىيال فوتودېتېكتورلىرىنى تەرەققىي قىلدۇرۇش ئۈچۈن يېڭى ئىدىيەلەرنىلا تەمىنلەپلا قالماي، يەنە يۇقىرى ئىقتىدارلىق ۋە تۆۋەن قۇۋۋەتلىك ئوپتوئېلېكترونلۇق ئۈسكۈنىلەرنى تەتقىق قىلىش ۋە تەرەققىي قىلدۇرۇش ئۈچۈن يېڭى پايدىلىنىش مەنبەلىرىنى تەمىنلەيدۇ.