Совершен прорыв в области обнаружения коротковолнового инфракрасного излучения

Полевой транзистор с гетеропереходом, HGFET, который обеспечивает высокую чувствительность при обнаружении коротковолнового инфракрасного излучения с зарегистрированной удельной детектирующей способностью выше 1014 Джонсов на длине волны 1300 нм разработала команда профессора Чжан Чжиюна.

Характеристики делают прибор пригодным для обнаружения звездного света.

Исследование опубликовано в журнале Advanced Materials.

Высокочувствительные коротковолновые инфракрасные (SWIR) детекторы необходимы для обнаружения слабого излучения (обычно менее 10-8 Вт-ср-1-см-2-мкм-1) с помощью высококлассных пассивных датчиков изображения. Однако основные SWIR-детекторы на основе эпитаксиальных фотодиодов не могут эффективно обнаруживать сверхслабое инфракрасное излучение из-за отсутствия собственного усиления.

Чтобы заполнить этот пробел, исследователи из Школы электроники Пекинского университета и их коллеги представили полевой транзистор с гетеропереходом (HGFET), который обеспечивает сверхвысокий коэффициент усиления и исключительно низкий уровень шума в коротковолновой инфракрасной области (SWIR), благодаря конструкции, включающей комплексный механизм оптоэлектрической развязки.

Основные выводы

• Команда разработала HGFET, состоящий из коллоидной квантовой точки (CQD) на основе p-i-n гетероперехода и полевого транзистора из углеродных нанотрубок (CNT), который значительно обнаруживает и усиливает сигналы SWIR с высоким собственным коэффициентом усиления при минимальном усилении шума, что привело к зарегистрированной удельной обнаружительной способности выше 1014 Джонсов при 1300 нм и зарегистрированному максимальному произведению усиления и полосы пропускания 69,2 ТГц.
• Прямые сравнительные испытания показывают, что HGFET может обнаруживать слабое инфракрасное излучение на уровне 0,46 нВт см-2, что делает этот детектор гораздо более чувствительным, чем коммерческие и заявленные SWIR-детекторы, и особенно позволяет обнаруживать или видеть звездный свет.

Значение

• Поскольку процесс изготовления HGFET хорошо совместим с CMOS-считывающими интегральными схемами, HGFET предлагает универсальную платформу для создания высококлассных пассивных датчиков изображения ночного видения на тонкопленочных полупроводниках.
• Эта технология открывает путь к созданию инновационных оптоэлектронных схем и будущих монолитно интегрированных систем с высоким разрешением, высокой чувствительностью и низкой стоимостью.

Ранее ученые удивились тому, как передается заряд в гибридных кремниевых батареях.

27.12.2024