નવું ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા ફોટોડિટેક્ટર

નવું ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા ફોટોડિટેક્ટર

તાજેતરમાં, પોલીક્રિસ્ટલાઇન ગેલિયમ-સમૃદ્ધ ગેલિયમ ઓક્સાઈડ મટીરીયલ્સ (PGR-GaOX) પર આધારિત ચાઈનીઝ એકેડેમી ઓફ સાયન્સ (CAS) ની સંશોધન ટીમે પ્રથમ વખત જોડી ઈન્ટરફેસ પાયરોઈલેક્ટ્રિક દ્વારા ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા અને ઉચ્ચ પ્રતિભાવ ગતિ ઉચ્ચ ફોટોડિટેક્ટર માટે નવી ડિઝાઇન વ્યૂહરચનાનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો. અને ફોટોકન્ડક્ટિવિટી અસરો, અને સંબંધિત સંશોધન એડવાન્સ્ડ મટિરિયલ્સમાં પ્રકાશિત કરવામાં આવ્યું હતું. ઉચ્ચ-ઊર્જાવાળા ફોટોઇલેક્ટ્રિક ડિટેક્ટર (ડીપ અલ્ટ્રાવાયોલેટ (DUV) થી એક્સ-રે બેન્ડ માટે) રાષ્ટ્રીય સુરક્ષા, દવા અને ઔદ્યોગિક વિજ્ઞાન સહિત 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. ઈન્ટરફેસ પાયરોઈલેક્ટ્રીક ઈફેક્ટને ફોટોકન્ડક્ટિવિટી ઈફેક્ટ સાથે જોડીને, ડિટેક્શન પરફોર્મન્સમાં નોંધપાત્ર સુધારો થયો 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 લાઇટ સ્વિચિંગ દરમિયાન પાયરોઇલેક્ટ્રિક ફીલ્ડને 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. ઓછી ઉર્જા વપરાશ અને ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા ઇમેજિંગ એન્હાન્સમેન્ટ સિસ્ટમ્સમાં PPD પાસે મોટી એપ્લિકેશન સંભવિત છે. આ કાર્ય માત્ર એટલું જ સાબિત કરતું નથી કે GaOX એક આશાસ્પદ ઉચ્ચ ઉર્જા ફોટોડિટેક્ટર સામગ્રી છે, પરંતુ તે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા ઉચ્ચ ઊર્જા ફોટોડિટેક્ટરને સાકાર કરવા માટે એક નવી વ્યૂહરચના પણ પ્રદાન કરે છે.