ٻہ قطبي ٻہ طرفي برفاني تودو ڦوٽوڊيڪٽر

ٻہ قطبي ٻہ-dimensionalبرفاني تودو ڦوٽوڊيڪٽر

بائي پولر ٻہ-dimensional برفاني تودو فوٽو ڊيٽيڪٽر (اي پي ڊي فوٽوڊيڪٽر) الٽرا گهٽ شور ۽ اعليٰ حساسيت جي سڃاڻپ حاصل ڪري ٿو

ڪجھ فوٽون يا اڃا به سنگل فوٽون جي اعليٰ حساسيت جي سڃاڻپ ۾ ڪمزور روشني جي تصوير، ريموٽ سينسنگ ۽ ٽيلي ميٽري، ۽ ڪوانٽم ڪميونيڪيشن جهڙن شعبن ۾ اهم ايپليڪيشن امڪان آهن. انهن مان، برفاني ڦوٽوڊيڪٽر (APD) آپٽو اليڪٽرانڪ ڊوائيس ريسرچ جي ميدان ۾ هڪ اهم هدايت بڻجي چڪو آهي ڇاڪاڻ ته ان جي ننڍي سائيز، اعليٰ ڪارڪردگي ۽ آسان انضمام جي خاصيتن جي ڪري. سگنل-ٽو-نور ريشو (SNR) APD فوٽوڊيڪٽر جو هڪ اهم اشارو آهي، جنهن کي اعليٰ حاصل ۽ گهٽ ڊارڪ ڪرنٽ جي ضرورت آهي. ٻه-dimensional (2D) مواد جي وان ڊير والز هيٽروجنڪشن تي تحقيق اعليٰ ڪارڪردگي واري APDs جي ترقي ۾ وسيع امڪان ڏيکاري ٿي. چين جي محققن بائي پولر ٻه-dimensional سيمي ڪنڊڪٽر مواد WSe₂ کي فوٽو حساس مواد جي طور تي چونڊيو ۽ احتياط سان تيار ڪيل APD فوٽوڊيڪٽر کي Pt/WSe₂/Ni structure سان چونڊيو جنهن ۾ بهترين ميچنگ ڪم فنڪشن آهي، روايتي APD فوٽوڊيڪٽر جي موروثي حاصل شور جي مسئلي کي حل ڪرڻ لاءِ.

ريسرچ ٽيم Pt/WSe₂/Ni structure تي ٻڌل هڪ برفاني تودو فوٽوڊيڪٽر پيش ڪيو، جنهن ڪمري جي حرارت تي fW سطح تي انتهائي ڪمزور روشني سگنلن جي انتهائي حساس سڃاڻپ حاصل ڪئي. انهن ٻه طرفي سيمي ڪنڊڪٽر مواد WSe₂ چونڊيو، جنهن ۾ بهترين برقي خاصيتون آهن، ۽ Pt ۽ Ni اليڪٽروڊ مواد کي گڏ ڪري هڪ نئين قسم جي برفاني تودو فوٽوڊيڪٽر کي ڪاميابي سان ترقي ڪئي. Pt، WSe₂ ۽ Ni جي وچ ۾ ڪم جي فنڪشن جي ميچنگ کي صحيح طور تي بهتر ڪندي، هڪ ٽرانسپورٽ ميڪانيزم ٺاهيو ويو جيڪو مؤثر طريقي سان اونداهي ڪيريئرز کي بلاڪ ڪري سگهي ٿو جڏهن ته چونڊيل طور تي فوٽو جنريٽ ٿيل ڪيريئرز کي گذرڻ جي اجازت ڏئي ٿو. هي ميڪانيزم ڪيريئر اثر آئنائيزيشن جي ڪري پيدا ٿيندڙ اضافي شور کي گهٽائي ٿو، فوٽوڊيڪٽر کي انتهائي گهٽ شور جي سطح تي انتهائي حساس آپٽيڪل سگنل جي سڃاڻپ حاصل ڪرڻ جي قابل بڻائي ٿو.

پوءِ، ڪمزور برقي ميدان جي ڪري برفاني تودوخي جي اثر جي پويان ميڪانيزم کي واضح ڪرڻ لاءِ، محققن شروعاتي طور تي WSe₂ سان مختلف ڌاتو جي موروثي ڪم جي ڪمن جي مطابقت جو جائزو ورتو. مختلف ڌاتو اليڪٽروڊ سان ڌاتو-سيمڪنڊڪٽر-ميٽل (MSM) ڊوائيسز جو هڪ سلسلو تيار ڪيو ويو ۽ انهن تي لاڳاپيل ٽيسٽ ڪيا ويا. ان کان علاوه، برفاني تودوخي شروع ٿيڻ کان اڳ ڪيريئر اسڪيٽرنگ کي گهٽائڻ سان، اثر آئنائيزيشن جي بي ترتيبي کي گهٽائي سگهجي ٿو، ان ڪري شور گهٽجي ٿو. تنهن ڪري، لاڳاپيل ٽيسٽ ڪيا ويا. وقت جي جوابي خاصيتن جي لحاظ کان Pt/WSe₂/Ni APD جي برتري کي وڌيڪ ظاهر ڪرڻ لاءِ، محققن مختلف فوٽو اليڪٽرڪ گين ويليوز جي تحت ڊوائيس جي -3 dB بينڊوڊٿ جو وڌيڪ جائزو ورتو.

تجرباتي نتيجا ڏيکارين ٿا ته Pt/WSe₂/Ni ڊيڪٽر ڪمري جي حرارت تي انتهائي گهٽ شور جي برابر طاقت (NEP) ڏيکاري ٿو، جيڪو صرف 8.07 fW/√Hz آهي. ان جو مطلب آهي ته ڊيڪٽر انتهائي ڪمزور آپٽيڪل سگنلن جي سڃاڻپ ڪري سگهي ٿو. ان کان علاوه، هي ڊوائيس 20 kHz جي ماڊوليشن فريڪوئنسي تي 5×10⁵ جي اعلي حاصل سان مستحڪم طور تي ڪم ڪري سگهي ٿو، روايتي فوٽووولٽڪ ڊيڪٽرن جي ٽيڪنيڪل رڪاوٽ کي ڪاميابي سان حل ڪري ٿو جيڪي اعلي حاصل ۽ بينڊوڊٿ کي متوازن ڪرڻ ڏکيو آهن. هي خاصيت ان کي انهن ايپليڪيشنن ۾ اهم فائدن سان مهيا ڪرڻ جي اميد رکي ٿي جن کي اعلي حاصل ۽ گهٽ شور جي ضرورت هوندي آهي.

هي تحقيق مادي انجنيئرنگ ۽ انٽرفيس جي اصلاح جي ڪارڪردگي کي وڌائڻ ۾ اهم ڪردار کي ظاهر ڪري ٿيڦوٽو ڊيڪٽراليڪٽروڊ ۽ ٻه طرفي مواد جي شاندار ڊيزائن ذريعي، ڊارڪ ڪيريئرز جو هڪ بچاءُ وارو اثر حاصل ڪيو ويو آهي، جيڪو شور جي مداخلت کي گهٽائي ٿو ۽ ڳولا جي ڪارڪردگي کي وڌيڪ بهتر بڻائي ٿو.

هن ڊيٽيڪٽر جي ڪارڪردگي نه رڳو فوٽو اليڪٽرڪ خاصيتن ۾ ظاهر ٿئي ٿي، پر ان ۾ وسيع ايپليڪيشن جا امڪان پڻ آهن. ڪمري جي حرارت تي اونداهي ڪرنٽ کي مؤثر طريقي سان روڪڻ ۽ فوٽو جنريٽ ٿيل ڪيريئرز جي موثر جذب سان، هي ڊيٽيڪٽر خاص طور تي ماحولياتي نگراني، فلڪياتي مشاهدي، ۽ آپٽيڪل ڪميونيڪيشن جهڙن شعبن ۾ ڪمزور روشني سگنلن کي ڳولڻ لاءِ موزون آهي. هي تحقيقي ڪاميابي نه رڳو گهٽ-طولياتي مواد فوٽو ڊيٽيڪٽرز جي ترقي لاءِ نوان خيال فراهم ڪري ٿي، پر مستقبل جي تحقيق ۽ اعليٰ ڪارڪردگي ۽ گهٽ-پاور آپٽو اليڪٽرانڪ ڊوائيسز جي ترقي لاءِ نوان حوالا پڻ پيش ڪري ٿي.