નવું ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા ફોટોડિટેક્ટર

નવુંઉચ્ચ સંવેદનશીલતા ફોટોડિટેક્ટર

તાજેતરમાં, પોલીક્રિસ્ટલાઇન ગેલિયમ-સમૃદ્ધ ગેલિયમ ઓક્સાઇડ મટિરિયલ્સ (PGR-GaOX) પર આધારિત ચાઇનીઝ એકેડેમી ઓફ સાયન્સિસ (CAS) ની એક સંશોધન ટીમે પ્રથમ વખત ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા અને ઉચ્ચ પ્રતિભાવ ગતિ માટે નવી ડિઝાઇન વ્યૂહરચનાનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો.ફોટોડિટેક્ટરસંયુક્ત ઇન્ટરફેસ પાયરોઇલેક્ટ્રિક અને ફોટોકન્ડક્ટિવિટી અસરો દ્વારા, અને સંબંધિત સંશોધન એડવાન્સ્ડ મટિરિયલ્સમાં પ્રકાશિત થયું હતું. ઉચ્ચ-ઊર્જાફોટોઇલેક્ટ્રિક ડિટેક્ટર(ડીપ અલ્ટ્રાવાયોલેટ (DUV) થી એક્સ-રે બેન્ડ માટે) રાષ્ટ્રીય સુરક્ષા, દવા અને ઔદ્યોગિક વિજ્ઞાન સહિત વિવિધ ક્ષેત્રોમાં મહત્વપૂર્ણ છે.

જોકે, Si અને α-Se જેવા વર્તમાન સેમિકન્ડક્ટર મટિરિયલ્સમાં મોટા લિકેજ કરંટ અને ઓછા એક્સ-રે શોષણ ગુણાંકની સમસ્યાઓ છે, જે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન શોધની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરવી મુશ્કેલ છે. તેનાથી વિપરીત, વાઇડ-બેન્ડ ગેપ (WBG) સેમિકન્ડક્ટર ગેલિયમ ઓક્સાઇડ મટિરિયલ્સ ઉચ્ચ-ઊર્જા ફોટોઇલેક્ટ્રિક શોધ માટે મોટી સંભાવના દર્શાવે છે. જો કે, મટિરિયલ બાજુ પર અનિવાર્ય ડીપ લેવલ ટ્રેપ અને ડિવાઇસ સ્ટ્રક્ચર પર અસરકારક ડિઝાઇનના અભાવને કારણે, વાઇડ-બેન્ડ ગેપ સેમિકન્ડક્ટર પર આધારિત ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા અને ઉચ્ચ પ્રતિભાવ ગતિ ઉચ્ચ ઉર્જા ફોટોન ડિટેક્ટરને સાકાર કરવું પડકારજનક છે. આ પડકારોનો સામનો કરવા માટે, ચીનમાં એક સંશોધન ટીમે પ્રથમ વખત PGR-GaOX પર આધારિત પાયરોઇલેક્ટ્રિક ફોટોકન્ડક્ટિવ ડાયોડ (PPD) ડિઝાઇન કર્યો છે. ઇન્ટરફેસ પાયરોઇલેક્ટ્રિક ઇફેક્ટને ફોટોકન્ડક્ટિવિટી ઇફેક્ટ સાથે જોડીને, ડિટેક્શન કામગીરીમાં નોંધપાત્ર સુધારો થાય છે. PPD એ DUV અને એક્સ-રે બંને પ્રત્યે ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા દર્શાવી, પ્રતિભાવ દર અનુક્રમે 104A/W અને 105μC×Gyair-1/cm2 સુધીનો હતો, જે સમાન સામગ્રીથી બનેલા અગાઉના ડિટેક્ટર કરતા 100 ગણા વધારે હતો. વધુમાં, PGR-GaOX અવક્ષય ક્ષેત્રની ધ્રુવીય સમપ્રમાણતાને કારણે ઇન્ટરફેસ પાયરોઇલેક્ટ્રિક અસર ડિટેક્ટરની પ્રતિભાવ ગતિ 105 ગણી વધારીને 0.1ms કરી શકે છે. પરંપરાગત ફોટોડાયોડ્સની તુલનામાં, સ્વ-સંચાલિત મોડ PPDS પ્રકાશ સ્વિચિંગ દરમિયાન પાયરોઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રોને કારણે વધુ લાભ ઉત્પન્ન કરે છે.

વધુમાં, PPD બાયસ મોડમાં કાર્ય કરી શકે છે, જ્યાં ગેઇન બાયસ વોલ્ટેજ પર ખૂબ આધાર રાખે છે, અને બાયસ વોલ્ટેજ વધારીને અલ્ટ્રા-હાઇ ગેઇન પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. PPD ઓછી ઉર્જા વપરાશ અને ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા ઇમેજિંગ એન્હાન્સમેન્ટ સિસ્ટમ્સમાં એપ્લિકેશનની મોટી સંભાવના ધરાવે છે. આ કાર્ય માત્ર એ જ સાબિત કરતું નથી કે GaOX એક આશાસ્પદ છેઉચ્ચ ઉર્જા ફોટોડિટેક્ટરસામગ્રી, પરંતુ ઉચ્ચ પ્રદર્શન ઉચ્ચ ઉર્જા ફોટોડિટેક્ટર્સને સાકાર કરવા માટે એક નવી વ્યૂહરચના પણ પૂરી પાડે છે.