Kigunduzi cha picha cha maporomoko ya theluji ya infrared cha kiwango cha chini

Infrared ya kiwango cha chinikigunduzi cha picha cha maporomoko ya theluji

Kigunduzi cha picha cha infrared avalanche (Kigunduzi cha picha cha APD) ni darasa lavifaa vya umeme wa semiconductorambazo hutoa faida kubwa kupitia athari ya ioni ya mgongano, ili kufikia uwezo wa kugundua wa fotoni chache au hata fotoni moja. Hata hivyo, katika miundo ya kawaida ya kigunduzi cha picha cha APD, mchakato wa kutawanya kwa mtoa huduma usio wa usawa husababisha upotevu wa nishati, kiasi kwamba volteji ya kizingiti cha maporomoko ya theluji kwa kawaida huhitaji kufikia 50-200 V. Hii inaweka mahitaji makubwa kwenye volteji ya kuendesha na muundo wa saketi ya kusoma ya kifaa, na kuongeza gharama na kupunguza matumizi mapana.

Hivi majuzi, utafiti wa Kichina umependekeza muundo mpya wa kigunduzi cha maporomoko ya theluji karibu na infrared chenye voltage ya chini ya kizingiti cha maporomoko ya theluji na unyeti wa juu. Kulingana na mshikamano wa kujipaka wa safu ya atomiki, kigunduzi cha maporomoko ya theluji hutatua utawanyiko hatari unaosababishwa na hali ya kasoro ya kiolesura ambayo haiwezi kuepukika katika mshikamano wa maporomoko ya theluji. Wakati huo huo, uwanja mkubwa wa umeme wa "kilele" wa ndani unaosababishwa na kuvunjika kwa ulinganifu wa tafsiri hutumika kuongeza mwingiliano wa coulomb kati ya wabebaji, kukandamiza utawanyiko unaotawaliwa na hali ya phononi nje ya ndege, na kufikia ufanisi wa juu wa mara mbili wa wabebaji wasio na usawa. Katika halijoto ya kawaida, nishati ya kizingiti iko karibu na kikomo cha kinadharia Mfano (Mfano ni pengo la bendi la semiconductor) na unyeti wa kugundua wa kigunduzi cha maporomoko ya theluji ya infrared ni hadi kiwango cha fotoni 10000.

Utafiti huu unategemea homojunction ya tungsten diselenide (WSe₂) yenye tabaka la atomi (chalcogenide ya metali ya mpito yenye pande mbili, TMD) kama njia ya kupata maporomoko ya theluji yanayobeba chaji. Uvunjaji wa ulinganifu wa anga unapatikana kwa kubuni mabadiliko ya hatua ya topografia ili kusababisha uwanja wa umeme wenye nguvu wa "mwiba" wa ndani kwenye kiolesura cha homojunction kilichobadilika.

Kwa kuongezea, unene wa atomiki unaweza kukandamiza utaratibu wa kutawanyika unaotawaliwa na hali ya fononi, na kutambua mchakato wa kuongeza kasi na kuzidisha wa kibebaji kisicho cha usawa na hasara ndogo sana. Hii inaleta nishati ya kizingiti cha maporomoko ya theluji kwenye joto la kawaida karibu na kikomo cha kinadharia yaani pengo la bendi ya nyenzo za semiconductor Mfano. Volti ya kizingiti cha maporomoko ya theluji ilipunguzwa kutoka 50 V hadi 1.6 V, na kuwaruhusu watafiti kutumia saketi za dijitali zenye volteji ya chini zilizokomaa kuendesha maporomoko ya theluji.kigunduzi cha pichapamoja na diode za kuendesha na transistors. Utafiti huu unatambua ubadilishaji na utumiaji mzuri wa nishati isiyo ya usawa kupitia muundo wa athari ya kuzidisha kwa maporomoko ya theluji yenye kizingiti cha chini, ambayo hutoa mtazamo mpya kwa ajili ya maendeleo ya kizazi kijacho cha teknolojia ya kugundua maporomoko ya theluji yenye nyeti sana, kizingiti cha chini na faida kubwa.