Kizingizi cha chini cha kigundua banguko cha infrared

Kiwango cha chini cha infraredkigundua picha cha theluji

Kigunduzi cha picha ya theluji ya infrared (Kitambuzi cha picha cha APD) ni darasa lavifaa vya semiconductor photoelectricambayo hutoa faida kubwa kupitia athari ya ionization ya mgongano, ili kufikia uwezo wa kutambua wa fotoni chache au hata fotoni moja. Hata hivyo, katika miundo ya kawaida ya kigundua picha cha APD, mchakato wa kutawanya kwa mtoa huduma usio na usawa husababisha upotevu wa nishati, kiasi kwamba voltage ya kizingiti cha anguko kawaida inahitaji kufikia 50-200 V. Hii inaweka mahitaji ya juu zaidi kwenye muundo wa mzunguko wa kiendeshi wa kifaa na usomaji wa mzunguko, kuongeza gharama na kupunguza matumizi mapana.

Hivi majuzi, utafiti wa Kichina umependekeza muundo mpya wa banguko karibu na kigunduzi cha infrared na voltage ya chini ya kizingiti cha theluji na unyeti wa juu. Kulingana na sehemu ya kuunganisha ya safu ya atomiki ya kujiingiza kwenye doping, kigundua maporomoko ya theluji hutatua mtawanyiko unaodhuru unaosababishwa na hali ya kasoro ya kiolesura ambayo haiwezi kuepukika katika makutano tofauti. Wakati huo huo, uga dhabiti wa eneo wa umeme wa "kilele" unaochochewa na uvunjaji wa ulinganifu wa tafsiri hutumiwa kuimarisha mwingiliano wa coulomb kati ya wabebaji, kukandamiza hali ya sauti ya nje ya ndege inayotawanywa, na kufikia ufanisi wa juu maradufu wa vibebaji visivyo na usawa. Katika halijoto ya kawaida, nishati ya kizingiti iko karibu na kikomo cha kinadharia Kwa mfano (Mfano ni pengo la bendi ya semiconductor) na unyeti wa kutambua wa kigunduzi cha banguko ya infrared ni hadi kiwango cha fotoni 10000.

Utafiti huu unatokana na safu ya atomi ya kujichanganya ya tungsten diselenide (WSe₂) homojunction (chalcogenide ya metali ya mpito ya pande mbili, TMD) kama njia ya kupata maporomoko ya theluji ya mtoa huduma. Uvunjaji wa ulinganifu wa utafsiri wa anga unaafikiwa kwa kubuni mabadiliko ya hatua ya topografia ili kushawishi uga dhabiti wa eneo wa "spike" wa umeme kwenye kiolesura cha mutant homojunction.

Kwa kuongeza, unene wa atomiki unaweza kukandamiza utaratibu wa kutawanya unaotawaliwa na modi ya phononi, na kutambua mchakato wa kuongeza kasi na kuzidisha wa mbebaji usio na usawa na hasara ndogo sana. Hii huleta kizingiti cha banguko kwenye joto la kawaida karibu na kikomo cha kinadharia yaani bandgap ya nyenzo za semicondukta Mfano. Voltage ya kizingiti cha banguko ilipunguzwa kutoka 50 V hadi 1.6 V, ikiruhusu watafiti kutumia saketi za dijiti zilizokomaa zenye voltage ya chini kuendesha gari hilo.kigundua pichapamoja na diode za gari na transistors. Utafiti huu unatambua ubadilishaji na utumiaji mzuri wa nishati ya mbeba mizigo isiyo na usawa kupitia muundo wa athari ya kuzidisha kiwango cha chini cha banguko, ambayo hutoa mtazamo mpya wa ukuzaji wa kizazi kijacho cha teknolojia nyeti sana, kizingiti cha chini na teknolojia ya kugundua ya banguko ya juu.