ද්විධ්‍රැව ද්විමාන හිම කුණාටු ඡායා අනාවරකය

ද්විධ්‍රැව ද්විමානහිම කුණාටු ප්‍රභා අනාවරකය

ද්විධ්‍රැව ද්විමාන හිම කුණාටු ඡායා අනාවරකය (APD ෆොටෝඩෙටෙක්ටරය) අතිශය අඩු ශබ්දයක් සහ ඉහළ සංවේදීතා අනාවරණයක් ලබා ගනී.

ෆෝටෝන කිහිපයක් හෝ තනි ෆෝටෝන පවා අධි-සංවේදීතා හඳුනාගැනීම දුර්වල ආලෝක ප්‍රතිබිම්බකරණය, දුරස්ථ සංවේදනය සහ ටෙලිමෙට්‍රි සහ ක්වොන්ටම් සන්නිවේදනය වැනි ක්ෂේත්‍රවල වැදගත් යෙදුම් අපේක්ෂාවන් ඇත. ඒ අතර, හිම කුණාටු ෆොටෝඩෙටෙක්ටරය (APD) කුඩා ප්‍රමාණය, ඉහළ කාර්යක්ෂමතාව සහ පහසු ඒකාබද්ධ කිරීම යන ලක්ෂණ නිසා දෘශ්‍ය ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංග පර්යේෂණ ක්ෂේත්‍රයේ වැදගත් දිශාවක් බවට පත්ව ඇත. සංඥා-ශබ්ද අනුපාතය (SNR) යනු APD ෆොටෝඩෙටෙක්ටරයේ වැදගත් දර්ශකයක් වන අතර එයට ඉහළ ලාභයක් සහ අඩු අඳුරු ධාරාවක් අවශ්‍ය වේ. ද්විමාන (2D) ද්‍රව්‍යවල වැන් ඩර් වෝල්ස් විෂම සන්ධි පිළිබඳ පර්යේෂණය ඉහළ කාර්ය සාධන APD සංවර්ධනයේ පුළුල් අපේක්ෂාවන් පෙන්වයි. චීනයේ පර්යේෂකයන් සාම්ප්‍රදායික APD ෆොටෝඩෙටෙක්ටරයේ ආවේණික ලාභ ශබ්ද ගැටළුව විසඳීම සඳහා, හොඳම ගැලපෙන වැඩ ශ්‍රිතයක් ඇති Pt/WSe₂/Ni ව්‍යුහයක් සහිත APD ෆොටෝඩෙටෙක්ටරය ප්‍රභාසංවේදී ද්‍රව්‍ය ලෙස සහ සූක්ෂම ලෙස සකස් කරන ලද ද්විධ්‍රැව ද්විමාන අර්ධ සන්නායක ද්‍රව්‍ය WSe₂ තෝරා ගත්හ.

පර්යේෂණ කණ්ඩායම Pt/WSe₂/Ni ව්‍යුහය මත පදනම් වූ හිම කුණාටු ඡායා අනාවරකයක් යෝජනා කළ අතර එමඟින් කාමර උෂ්ණත්වයේ දී fW මට්ටමින් අතිශය දුර්වල ආලෝක සංඥා ඉතා සංවේදීව හඳුනා ගැනීමට හැකි විය. ඔවුන් විශිෂ්ට විද්‍යුත් ගුණ ඇති ද්විමාන අර්ධ සන්නායක ද්‍රව්‍ය WSe₂ තෝරා ගත් අතර, නව ආකාරයේ හිම කුණාටු ඡායා අනාවරකයක් සාර්ථකව සංවර්ධනය කිරීම සඳහා Pt සහ Ni ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ද්‍රව්‍ය ඒකාබද්ධ කළහ. Pt, WSe₂ සහ Ni අතර වැඩ ශ්‍රිත ගැලපීම නිශ්චිතවම ප්‍රශස්ත කිරීමෙන්, ප්‍රභා ජනනය කරන ලද වාහකයන් හරහා යාමට තෝරා බේරා ඉඩ සලසන අතරම අඳුරු වාහකයන් ඵලදායී ලෙස අවහිර කළ හැකි ප්‍රවාහන යාන්ත්‍රණයක් නිර්මාණය කරන ලදී. මෙම යාන්ත්‍රණය වාහක බලපෑම් අයනීකරණය නිසා ඇතිවන අධික ශබ්දය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කරයි, ඡායා අනාවරකයට අතිශය අඩු ශබ්ද මට්ටමකින් ඉතා සංවේදී දෘශ්‍ය සංඥා හඳුනාගැනීමක් ලබා ගැනීමට හැකි වේ.

ඉන්පසුව, දුර්වල විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය මගින් ඇති කරන ලද හිම කුණාටු ආචරණය පිටුපස ඇති යාන්ත්‍රණය පැහැදිලි කිරීම සඳහා, පර්යේෂකයන් මුලින් WSe₂ සමඟ විවිධ ලෝහවල ආවේණික වැඩ කාර්යයන්හි ගැළපුම ඇගයීමට ලක් කළහ. විවිධ ලෝහ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ සහිත ලෝහ-අර්ධ සන්නායක-ලෝහ (MSM) උපාංග මාලාවක් නිෂ්පාදනය කරන ලද අතර ඒවා මත අදාළ පරීක්ෂණ සිදු කරන ලදී. ඊට අමතරව, හිම කුණාටුව ආරම්භ වීමට පෙර වාහක විසිරීම අඩු කිරීමෙන්, බලපෑම් අයනීකරණයේ අහඹු බව අවම කළ හැකි අතර එමඟින් ශබ්දය අඩු වේ. එබැවින්, අදාළ පරීක්ෂණ පවත්වන ලදී. කාල ප්‍රතිචාර ලක්ෂණ අනුව Pt/WSe₂/Ni APD හි උසස් බව තවදුරටත් පෙන්නුම් කිරීම සඳහා, පර්යේෂකයන් විවිධ ප්‍රකාශ විද්‍යුත් ලාභ අගයන් යටතේ උපාංගයේ -3 dB කලාප පළල තවදුරටත් ඇගයීමට ලක් කළහ.

පරීක්ෂණාත්මක ප්‍රතිඵලවලින් පෙනී යන්නේ Pt/WSe₂/Ni අනාවරකය කාමර උෂ්ණත්වයේ දී අතිශය අඩු ශබ්ද සමාන බලයක් (NEP) ප්‍රදර්ශනය කරන බවයි, එය 8.07 fW/√Hz පමණි. මෙයින් අදහස් කරන්නේ අනාවරකයට අතිශයින් දුර්වල දෘශ්‍ය සංඥා හඳුනාගත හැකි බවයි. ඊට අමතරව, මෙම උපාංගයට 5×10⁵ ඉහළ ලාභයක් සහිත 20 kHz මොඩියුලේෂන් සංඛ්‍යාතයකින් ස්ථායීව ක්‍රියා කළ හැකි අතර, ඉහළ ලාභය සහ කලාප පළල සමතුලිත කිරීමට අපහසු සාම්ප්‍රදායික ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා අනාවරකවල තාක්ෂණික බාධකය සාර්ථකව විසඳයි. ඉහළ ලාභයක් සහ අඩු ශබ්දයක් අවශ්‍ය යෙදුම්වල මෙම විශේෂාංගය එයට සැලකිය යුතු වාසි ලබා දෙනු ඇතැයි අපේක්ෂා කෙරේ.

මෙම පර්යේෂණය මගින් කාර්ය සාධනය වැඩි දියුණු කිරීමේදී ද්‍රව්‍ය ඉංජිනේරු විද්‍යාවේ සහ අතුරුමුහුණත් ප්‍රශස්තිකරණයේ තීරණාත්මක කාර්යභාරය පෙන්නුම් කරයි.photodetectorsඉලෙක්ට්‍රෝඩ සහ ද්විමාන ද්‍රව්‍යවල දක්ෂ නිර්මාණය හරහා, අඳුරු වාහකවල ආවරණ බලපෑමක් ලබාගෙන ඇති අතර, එමඟින් ශබ්ද බාධා සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කර හඳුනාගැනීමේ කාර්යක්ෂමතාව තවදුරටත් වැඩිදියුණු කර ඇත.

මෙම අනාවරකයේ ක්‍රියාකාරිත්වය ප්‍රකාශ විද්‍යුත් ලක්ෂණ වලින් පිළිබිඹු වනවා පමණක් නොව, පුළුල් යෙදුම් අපේක්ෂාවන් ද ඇත. කාමර උෂ්ණත්වයේ දී අඳුරු ධාරාව ඵලදායී ලෙස අවහිර කිරීම සහ ප්‍රකාශ ජනනය කරන ලද වාහක කාර්යක්ෂමව අවශෝෂණය කිරීමත් සමඟ, පාරිසරික අධීක්ෂණය, තාරකා විද්‍යාත්මක නිරීක්ෂණ සහ දෘශ්‍ය සන්නිවේදනය වැනි ක්ෂේත්‍රවල දුර්වල ආලෝක සංඥා හඳුනා ගැනීම සඳහා මෙම අනාවරකය විශේෂයෙන් සුදුසු වේ. මෙම පර්යේෂණ ජයග්‍රහණය අඩු මාන ද්‍රව්‍ය ප්‍රකාශ අනාවරක සංවර්ධනය සඳහා නව අදහස් සපයනවා පමණක් නොව, ඉහළ කාර්ය සාධනයක් සහ අඩු බලැති දෘශ්‍ය ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංගවල අනාගත පර්යේෂණ සහ සංවර්ධනය සඳහා නව යොමු කිරීම් ද ඉදිරිපත් කරයි.