લો થ્રેશોલ્ડ ઇન્ફ્રારેડ હિમસ્ખલન ફોટોડિટેક્ટર

ઓછી થ્રેશોલ્ડ ઇન્ફ્રારેડહિમપ્રપાત ફોટોડિટેક્ટર

ઇન્ફ્રારેડ હિમસ્ખલન ફોટોડિટેક્ટર (APD ફોટોડિટેક્ટર) એ એક વર્ગ છેસેમિકન્ડક્ટર ફોટોઇલેક્ટ્રિક ઉપકરણોજે અથડામણ આયનીકરણ અસર દ્વારા ઉચ્ચ લાભ ઉત્પન્ન કરે છે, જેથી થોડા ફોટોન અથવા તો એક ફોટોનની શોધ ક્ષમતા પ્રાપ્ત થાય. જો કે, પરંપરાગત APD ફોટોડિટેક્ટર માળખામાં, બિન-સંતુલન વાહક સ્કેટરિંગ પ્રક્રિયા ઊર્જા નુકશાન તરફ દોરી જાય છે, જેથી હિમપ્રપાત થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ સામાન્ય રીતે 50-200 V સુધી પહોંચવાની જરૂર પડે છે. આ ઉપકરણના ડ્રાઇવ વોલ્ટેજ અને રીડઆઉટ સર્કિટ ડિઝાઇન પર વધુ માંગ મૂકે છે, ખર્ચમાં વધારો કરે છે અને વ્યાપક એપ્લિકેશનોને મર્યાદિત કરે છે.

તાજેતરમાં, ચીની સંશોધનોએ ઓછા હિમપ્રપાત થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ અને ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા સાથે ઇન્ફ્રારેડ ડિટેક્ટરની નજીક હિમપ્રપાતનું નવું માળખું પ્રસ્તાવિત કર્યું છે. અણુ સ્તરના સ્વ-ડોપિંગ હોમોજંક્શનના આધારે, હિમપ્રપાત ફોટોડિટેક્ટર ઇન્ટરફેસ ખામી સ્થિતિ દ્વારા પ્રેરિત હાનિકારક સ્કેટરિંગને ઉકેલે છે જે હેટરોજંક્શનમાં અનિવાર્ય છે. દરમિયાન, ટ્રાન્સલેશન સપ્રમાણતા ભંગ દ્વારા પ્રેરિત મજબૂત સ્થાનિક "પીક" ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રનો ઉપયોગ વાહકો વચ્ચે કુલોમ્બ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને વધારવા, ઑફ-પ્લેન ફોનોન મોડ પ્રભુત્વ ધરાવતા સ્કેટરિંગને દબાવવા અને બિન-સંતુલન વાહકોની ઉચ્ચ ડબલિંગ કાર્યક્ષમતા પ્રાપ્ત કરવા માટે થાય છે. ઓરડાના તાપમાને, થ્રેશોલ્ડ ઊર્જા સૈદ્ધાંતિક મર્યાદા Eg (Eg સેમિકન્ડક્ટરનો બેન્ડ ગેપ છે) ની નજીક હોય છે અને ઇન્ફ્રારેડ હિમપ્રપાત ડિટેક્ટરની શોધ સંવેદનશીલતા 10000 ફોટોન સ્તર સુધી હોય છે.

આ અભ્યાસ ચાર્જ કેરિયર હિમપ્રપાત માટે ગેઇન માધ્યમ તરીકે એટમ-લેયર સેલ્ફ-ડોપ્ડ ટંગસ્ટન ડિસેલેનાઇડ (WSe₂) હોમોજંક્શન (દ્વિ-પરિમાણીય સંક્રમણ મેટલ ચેલ્કોજેનાઇડ, TMD) પર આધારિત છે. મ્યુટન્ટ હોમોજંક્શન ઇન્ટરફેસ પર મજબૂત સ્થાનિક "સ્પાઇક" ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રને પ્રેરિત કરવા માટે ટોપોગ્રાફી સ્ટેપ મ્યુટેશન ડિઝાઇન કરીને અવકાશી ટ્રાન્સલેશનલ સમપ્રમાણતા ભંગ પ્રાપ્ત થાય છે.

વધુમાં, અણુ જાડાઈ ફોનોન મોડ દ્વારા પ્રભુત્વ ધરાવતા સ્કેટરિંગ મિકેનિઝમને દબાવી શકે છે, અને ખૂબ જ ઓછા નુકસાન સાથે બિન-સંતુલન વાહકની પ્રવેગ અને ગુણાકાર પ્રક્રિયાને સાકાર કરી શકે છે. આ ઓરડાના તાપમાને હિમપ્રપાત થ્રેશોલ્ડ ઊર્જાને સૈદ્ધાંતિક મર્યાદા એટલે કે સેમિકન્ડક્ટર મટીરીયલ બેન્ડગેપની નજીક લાવે છે. દા.ત. હિમપ્રપાત થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ 50 V થી ઘટાડીને 1.6 V કરવામાં આવ્યો હતો, જેનાથી સંશોધકો હિમપ્રપાત ચલાવવા માટે પરિપક્વ લો-વોલ્ટેજ ડિજિટલ સર્કિટનો ઉપયોગ કરી શક્યા.ફોટોડિટેક્ટરતેમજ ડ્રાઇવ ડાયોડ્સ અને ટ્રાન્ઝિસ્ટર. આ અભ્યાસ લો થ્રેશોલ્ડ હિમપ્રપાત ગુણાકાર અસરની ડિઝાઇન દ્વારા બિન-સંતુલન વાહક ઊર્જાના કાર્યક્ષમ રૂપાંતર અને ઉપયોગને સાકાર કરે છે, જે અત્યંત સંવેદનશીલ, નીચા થ્રેશોલ્ડ અને ઉચ્ચ લાભ હિમપ્રપાત ઇન્ફ્રારેડ શોધ તકનીકની આગામી પેઢીના વિકાસ માટે એક નવો દ્રષ્ટિકોણ પૂરો પાડે છે.