નવું ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા ફોટોડિટેક્ટર

નવીઉચ્ચ સંવેદનશીલતા ફોટોડિટેક્ટર

તાજેતરમાં, ચાઇનીઝ એકેડેમી ઓફ સાયન્સ (CAS) ખાતે પોલિક્રિસ્ટલાઇન ગેલિયમ-સમૃદ્ધ ગેલિયમ ઓક્સાઇડ મટિરિયલ્સ (PGR-GaOX) પર આધારિત સંશોધન ટીમે પ્રથમ વખત ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા અને ઉચ્ચ પ્રતિસાદની ઝડપ માટે નવી ડિઝાઇન વ્યૂહરચનાનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો હતો.ફોટોડિટેક્ટરજોડી ઇન્ટરફેસ પાયરોઇલેક્ટ્રિક અને ફોટોકન્ડક્ટિવિટી ઇફેક્ટ્સ દ્વારા, અને સંબંધિત સંશોધન એડવાન્સ્ડ મટિરિયલ્સમાં પ્રકાશિત કરવામાં આવ્યું હતું. ઉચ્ચ ઉર્જાફોટોઇલેક્ટ્રિક ડિટેક્ટર(ડીપ અલ્ટ્રાવાયોલેટ (DUV) થી એક્સ-રે બેન્ડ માટે) રાષ્ટ્રીય સુરક્ષા, દવા અને ઔદ્યોગિક વિજ્ઞાન સહિતના વિવિધ ક્ષેત્રોમાં મહત્વપૂર્ણ છે.

જો કે, વર્તમાન સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી જેમ કે Si અને α-Seમાં મોટા લિકેજ વર્તમાન અને ઓછા એક્સ-રે શોષણ ગુણાંકની સમસ્યાઓ છે, જે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન શોધની જરૂરિયાતોને પૂરી કરવી મુશ્કેલ છે. તેનાથી વિપરિત, વાઈડ-બેન્ડ ગેપ (WBG) સેમિકન્ડક્ટર ગેલિયમ ઓક્સાઈડ સામગ્રી ઉચ્ચ-ઊર્જા ફોટોઈલેક્ટ્રીક શોધ માટે મોટી સંભાવના દર્શાવે છે. જો કે, સામગ્રી બાજુ પર અનિવાર્ય ઊંડા લેવલ ટ્રેપ અને ઉપકરણ માળખા પર અસરકારક ડિઝાઇનના અભાવને લીધે, વાઇડ-બેન્ડ ગેપ સેમિકન્ડક્ટર પર આધારિત ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા અને ઉચ્ચ પ્રતિભાવ ગતિ ઉચ્ચ ઊર્જા ફોટોન ડિટેક્ટરને અનુભવવું પડકારજનક છે. આ પડકારોનો સામનો કરવા માટે, ચીનમાં એક સંશોધન ટીમે પ્રથમ વખત PGR-GaOX પર આધારિત પાયરોઇલેક્ટ્રિક ફોટોકન્ડક્ટિવ ડાયોડ (PPD) ડિઝાઇન કરી છે. ફોટોકન્ડક્ટિવિટી ઇફેક્ટ સાથે ઇન્ટરફેસ પાયરોઇલેક્ટ્રિક ઇફેક્ટને જોડીને, તપાસ કામગીરી નોંધપાત્ર રીતે સુધારેલ છે. PPD એ DUV અને એક્સ-રે બંને માટે ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા દર્શાવી હતી, અનુક્રમે 104A/W અને 105μC×Gyair-1/cm2 સુધીના પ્રતિભાવ દરો સાથે, સમાન સામગ્રીમાંથી બનેલા અગાઉના ડિટેક્ટર કરતાં 100 ગણા વધુ. વધુમાં, PGR-GaOX અવક્ષય પ્રદેશની ધ્રુવીય સમપ્રમાણતાને કારણે ઈન્ટરફેસ પાયરોઈલેક્ટ્રિક અસર ડિટેક્ટરની પ્રતિભાવ ગતિને 105 ગણો વધારીને 0.1ms કરી શકે છે. પરંપરાગત ફોટોડાયોડ્સની તુલનામાં, સ્વ-સંચાલિત મોડ PPDS પ્રકાશ સ્વિચિંગ દરમિયાન પાયરોઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રોને કારણે વધુ લાભ પેદા કરે છે.

વધુમાં, PPD બાયસ મોડમાં કામ કરી શકે છે, જ્યાં ગેઇન બાયસ વોલ્ટેજ પર ખૂબ જ આધાર રાખે છે અને બાયસ વોલ્ટેજ વધારીને અલ્ટ્રા-હાઇ ગેઇન મેળવી શકાય છે. PPD પાસે ઓછી ઉર્જા વપરાશ અને ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા ઇમેજિંગ એન્હાન્સમેન્ટ સિસ્ટમ્સમાં મોટી એપ્લિકેશન સંભવિત છે. આ કાર્ય માત્ર સાબિત કરતું નથી કે GaOX એક આશાસ્પદ છેઉચ્ચ ઊર્જા ફોટોડિટેક્ટરસામગ્રી, પરંતુ ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા ઉચ્ચ ઉર્જા ફોટોડિટેકર્સને સાકાર કરવા માટે એક નવી વ્યૂહરચના પણ પ્રદાન કરે છે.