ਬਾਈਪੋਲਰ ਦੋ-ਅਯਾਮੀ ਹਿਮਬਾਲ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ

ਦੋ-ਧਰੁਵੀ ਦੋ-ਆਯਾਮੀਐਵਲੈਂਡ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ

ਬਾਈਪੋਲਰ ਦੋ-ਅਯਾਮੀ ਐਵਲੈੰਸਮੈਂਟ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ (APD ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ) ਬਹੁਤ ਘੱਟ ਸ਼ੋਰ ਅਤੇ ਉੱਚ ਸੰਵੇਦਨਸ਼ੀਲਤਾ ਖੋਜ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਦਾ ਹੈ

ਕੁਝ ਫੋਟੌਨਾਂ ਜਾਂ ਇੱਥੋਂ ਤੱਕ ਕਿ ਸਿੰਗਲ ਫੋਟੌਨਾਂ ਦੀ ਉੱਚ-ਸੰਵੇਦਨਸ਼ੀਲਤਾ ਖੋਜ ਕਮਜ਼ੋਰ ਲਾਈਟ ਇਮੇਜਿੰਗ, ਰਿਮੋਟ ਸੈਂਸਿੰਗ ਅਤੇ ਟੈਲੀਮੈਟਰੀ, ਅਤੇ ਕੁਆਂਟਮ ਸੰਚਾਰ ਵਰਗੇ ਖੇਤਰਾਂ ਵਿੱਚ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨ ਸੰਭਾਵਨਾਵਾਂ ਰੱਖਦੀ ਹੈ। ਇਹਨਾਂ ਵਿੱਚੋਂ, ਐਵਲੈੰਚ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ (APD) ਛੋਟੇ ਆਕਾਰ, ਉੱਚ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਅਤੇ ਆਸਾਨ ਏਕੀਕਰਨ ਦੀਆਂ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਦੇ ਕਾਰਨ ਆਪਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕ ਡਿਵਾਈਸ ਖੋਜ ਦੇ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਦਿਸ਼ਾ ਬਣ ਗਿਆ ਹੈ। ਸਿਗਨਲ-ਟੂ-ਆਇਸ ਅਨੁਪਾਤ (SNR) APD ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਦਾ ਇੱਕ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਸੂਚਕ ਹੈ, ਜਿਸ ਲਈ ਉੱਚ ਲਾਭ ਅਤੇ ਘੱਟ ਡਾਰਕ ਕਰੰਟ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਦੋ-ਅਯਾਮੀ (2D) ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਦੇ ਵੈਨ ਡੇਰ ਵਾਲਸ ਹੇਟਰੋਜੰਕਸ਼ਨਾਂ 'ਤੇ ਖੋਜ ਉੱਚ-ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਵਾਲੇ APDs ਦੇ ਵਿਕਾਸ ਵਿੱਚ ਵਿਆਪਕ ਸੰਭਾਵਨਾਵਾਂ ਦਰਸਾਉਂਦੀ ਹੈ। ਚੀਨ ਦੇ ਖੋਜਕਰਤਾਵਾਂ ਨੇ ਦੋ-ਅਯਾਮੀ ਦੋ-ਅਯਾਮੀ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਸਮੱਗਰੀ WSe₂ ਨੂੰ ਫੋਟੋਸੈਂਸਟਿਵ ਸਮੱਗਰੀ ਵਜੋਂ ਚੁਣਿਆ ਅਤੇ ਇੱਕ Pt/WSe₂/Ni ਢਾਂਚੇ ਦੇ ਨਾਲ ਸਾਵਧਾਨੀ ਨਾਲ ਤਿਆਰ ਕੀਤਾ APD ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਸਭ ਤੋਂ ਵਧੀਆ ਮੇਲ ਖਾਂਦਾ ਕੰਮ ਫੰਕਸ਼ਨ ਹੈ, ਤਾਂ ਜੋ ਰਵਾਇਤੀ APD ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਦੀ ਅੰਦਰੂਨੀ ਲਾਭ ਸ਼ੋਰ ਸਮੱਸਿਆ ਨੂੰ ਹੱਲ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕੇ।

ਖੋਜ ਟੀਮ ਨੇ Pt/WSe₂/Ni ਢਾਂਚੇ 'ਤੇ ਅਧਾਰਤ ਇੱਕ ਐਵਲੈੰਚ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਦਾ ਪ੍ਰਸਤਾਵ ਰੱਖਿਆ, ਜਿਸਨੇ ਕਮਰੇ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ fW ਪੱਧਰ 'ਤੇ ਬਹੁਤ ਹੀ ਕਮਜ਼ੋਰ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਸਿਗਨਲਾਂ ਦੀ ਬਹੁਤ ਸੰਵੇਦਨਸ਼ੀਲ ਖੋਜ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੀ। ਉਨ੍ਹਾਂ ਨੇ ਦੋ-ਅਯਾਮੀ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਸਮੱਗਰੀ WSe₂ ਦੀ ਚੋਣ ਕੀਤੀ, ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਸ਼ਾਨਦਾਰ ਬਿਜਲੀ ਗੁਣ ਹਨ, ਅਤੇ Pt ਅਤੇ Ni ਇਲੈੱਕਟ੍ਰੋਡ ਸਮੱਗਰੀ ਨੂੰ ਜੋੜ ਕੇ ਇੱਕ ਨਵੀਂ ਕਿਸਮ ਦੇ ਐਵਲੈੰਚ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਨੂੰ ਸਫਲਤਾਪੂਰਵਕ ਵਿਕਸਤ ਕੀਤਾ। Pt, WSe₂ ਅਤੇ Ni ਵਿਚਕਾਰ ਮੇਲ ਖਾਂਦੇ ਕੰਮ ਦੇ ਫੰਕਸ਼ਨ ਨੂੰ ਸਹੀ ਢੰਗ ਨਾਲ ਅਨੁਕੂਲ ਬਣਾ ਕੇ, ਇੱਕ ਟ੍ਰਾਂਸਪੋਰਟ ਵਿਧੀ ਤਿਆਰ ਕੀਤੀ ਗਈ ਸੀ ਜੋ ਪ੍ਰਭਾਵਸ਼ਾਲੀ ਢੰਗ ਨਾਲ ਹਨੇਰੇ ਕੈਰੀਅਰਾਂ ਨੂੰ ਰੋਕ ਸਕਦੀ ਹੈ ਜਦੋਂ ਕਿ ਫੋਟੋਜਨਰੇਟਿਡ ਕੈਰੀਅਰਾਂ ਨੂੰ ਚੋਣਵੇਂ ਤੌਰ 'ਤੇ ਲੰਘਣ ਦੀ ਆਗਿਆ ਦਿੰਦੀ ਹੈ। ਇਹ ਵਿਧੀ ਕੈਰੀਅਰ ਪ੍ਰਭਾਵ ਆਇਓਨਾਈਜ਼ੇਸ਼ਨ ਕਾਰਨ ਹੋਣ ਵਾਲੇ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਸ਼ੋਰ ਨੂੰ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਤੌਰ 'ਤੇ ਘਟਾਉਂਦੀ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਬਹੁਤ ਘੱਟ ਸ਼ੋਰ ਪੱਧਰ 'ਤੇ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਸੰਵੇਦਨਸ਼ੀਲ ਆਪਟੀਕਲ ਸਿਗਨਲ ਖੋਜ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰ ਸਕਦਾ ਹੈ।

ਫਿਰ, ਕਮਜ਼ੋਰ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਫੀਲਡ ਦੁਆਰਾ ਪ੍ਰੇਰਿਤ ਬਰਫ਼ਬਾਰੀ ਪ੍ਰਭਾਵ ਦੇ ਪਿੱਛੇ ਵਿਧੀ ਨੂੰ ਸਪੱਸ਼ਟ ਕਰਨ ਲਈ, ਖੋਜਕਰਤਾਵਾਂ ਨੇ ਸ਼ੁਰੂ ਵਿੱਚ WSe₂ ਨਾਲ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਧਾਤਾਂ ਦੇ ਅੰਦਰੂਨੀ ਕਾਰਜ ਕਾਰਜਾਂ ਦੀ ਅਨੁਕੂਲਤਾ ਦਾ ਮੁਲਾਂਕਣ ਕੀਤਾ। ਵੱਖ-ਵੱਖ ਧਾਤ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡਾਂ ਵਾਲੇ ਧਾਤ-ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ-ਧਾਤ (MSM) ਯੰਤਰਾਂ ਦੀ ਇੱਕ ਲੜੀ ਬਣਾਈ ਗਈ ਸੀ ਅਤੇ ਉਹਨਾਂ 'ਤੇ ਸੰਬੰਧਿਤ ਟੈਸਟ ਕੀਤੇ ਗਏ ਸਨ। ਇਸ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ, ਬਰਫ਼ਬਾਰੀ ਸ਼ੁਰੂ ਹੋਣ ਤੋਂ ਪਹਿਲਾਂ ਕੈਰੀਅਰ ਸਕੈਟਰਿੰਗ ਨੂੰ ਘਟਾ ਕੇ, ਪ੍ਰਭਾਵ ਆਇਓਨਾਈਜ਼ੇਸ਼ਨ ਦੀ ਬੇਤਰਤੀਬੀ ਨੂੰ ਘੱਟ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਸ਼ੋਰ ਘੱਟ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, ਸੰਬੰਧਿਤ ਟੈਸਟ ਕੀਤੇ ਗਏ ਸਨ। ਸਮਾਂ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ Pt/WSe₂/Ni APD ਦੀ ਉੱਤਮਤਾ ਨੂੰ ਹੋਰ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਿਤ ਕਰਨ ਲਈ, ਖੋਜਕਰਤਾਵਾਂ ਨੇ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਫੋਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਲਾਭ ਮੁੱਲਾਂ ਦੇ ਅਧੀਨ ਡਿਵਾਈਸ ਦੀ -3 dB ਬੈਂਡਵਿਡਥ ਦਾ ਹੋਰ ਮੁਲਾਂਕਣ ਕੀਤਾ।

ਪ੍ਰਯੋਗਾਤਮਕ ਨਤੀਜੇ ਦਰਸਾਉਂਦੇ ਹਨ ਕਿ Pt/WSe₂/Ni ਡਿਟੈਕਟਰ ਕਮਰੇ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਬਹੁਤ ਘੱਟ ਸ਼ੋਰ ਬਰਾਬਰ ਪਾਵਰ (NEP) ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਸਿਰਫ 8.07 fW/√Hz ਹੈ। ਇਸਦਾ ਮਤਲਬ ਹੈ ਕਿ ਡਿਟੈਕਟਰ ਬਹੁਤ ਕਮਜ਼ੋਰ ਆਪਟੀਕਲ ਸਿਗਨਲਾਂ ਦੀ ਪਛਾਣ ਕਰ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ, ਇਹ ਡਿਵਾਈਸ 5×10⁵ ਦੇ ਉੱਚ ਲਾਭ ਦੇ ਨਾਲ 20 kHz ਦੀ ਮੋਡੂਲੇਸ਼ਨ ਫ੍ਰੀਕੁਐਂਸੀ 'ਤੇ ਸਥਿਰਤਾ ਨਾਲ ਕੰਮ ਕਰ ਸਕਦੀ ਹੈ, ਰਵਾਇਤੀ ਫੋਟੋਵੋਲਟੇਇਕ ਡਿਟੈਕਟਰਾਂ ਦੀ ਤਕਨੀਕੀ ਰੁਕਾਵਟ ਨੂੰ ਸਫਲਤਾਪੂਰਵਕ ਹੱਲ ਕਰ ਸਕਦੀ ਹੈ ਜੋ ਉੱਚ ਲਾਭ ਅਤੇ ਬੈਂਡਵਿਡਥ ਨੂੰ ਸੰਤੁਲਿਤ ਕਰਨਾ ਮੁਸ਼ਕਲ ਹਨ। ਇਹ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾ ਉਹਨਾਂ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਵਿੱਚ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਫਾਇਦੇ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਨ ਦੀ ਉਮੀਦ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਨੂੰ ਉੱਚ ਲਾਭ ਅਤੇ ਘੱਟ ਸ਼ੋਰ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।

ਇਹ ਖੋਜ ਸਮੱਗਰੀ ਇੰਜੀਨੀਅਰਿੰਗ ਅਤੇ ਇੰਟਰਫੇਸ ਅਨੁਕੂਲਨ ਦੀ ਕਾਰਗੁਜ਼ਾਰੀ ਨੂੰ ਵਧਾਉਣ ਵਿੱਚ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਭੂਮਿਕਾ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦੀ ਹੈਫੋਟੋ ਡਿਟੈਕਟਰ. ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡਾਂ ਅਤੇ ਦੋ-ਅਯਾਮੀ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਦੇ ਸੂਝਵਾਨ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਰਾਹੀਂ, ਹਨੇਰੇ ਕੈਰੀਅਰਾਂ ਦਾ ਇੱਕ ਢਾਲ ਪ੍ਰਭਾਵ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਸ਼ੋਰ ਦਖਲਅੰਦਾਜ਼ੀ ਵਿੱਚ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਕਮੀ ਆਈ ਹੈ ਅਤੇ ਖੋਜ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਵਿੱਚ ਹੋਰ ਸੁਧਾਰ ਹੋਇਆ ਹੈ।

ਇਸ ਡਿਟੈਕਟਰ ਦੀ ਕਾਰਗੁਜ਼ਾਰੀ ਨਾ ਸਿਰਫ਼ ਫੋਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਤੀਬਿੰਬਤ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਸਗੋਂ ਇਸ ਵਿੱਚ ਵਿਆਪਕ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨ ਸੰਭਾਵਨਾਵਾਂ ਵੀ ਹਨ। ਕਮਰੇ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਹਨੇਰੇ ਕਰੰਟ ਨੂੰ ਪ੍ਰਭਾਵਸ਼ਾਲੀ ਢੰਗ ਨਾਲ ਰੋਕਣ ਅਤੇ ਫੋਟੋਜਨਰੇਟਿਡ ਕੈਰੀਅਰਾਂ ਦੇ ਕੁਸ਼ਲ ਸੋਖਣ ਦੇ ਨਾਲ, ਇਹ ਡਿਟੈਕਟਰ ਵਾਤਾਵਰਣ ਨਿਗਰਾਨੀ, ਖਗੋਲੀ ਨਿਰੀਖਣ ਅਤੇ ਆਪਟੀਕਲ ਸੰਚਾਰ ਵਰਗੇ ਖੇਤਰਾਂ ਵਿੱਚ ਕਮਜ਼ੋਰ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਸੰਕੇਤਾਂ ਦਾ ਪਤਾ ਲਗਾਉਣ ਲਈ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਤੌਰ 'ਤੇ ਢੁਕਵਾਂ ਹੈ। ਇਹ ਖੋਜ ਪ੍ਰਾਪਤੀ ਨਾ ਸਿਰਫ਼ ਘੱਟ-ਅਯਾਮੀ ਸਮੱਗਰੀ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰਾਂ ਦੇ ਵਿਕਾਸ ਲਈ ਨਵੇਂ ਵਿਚਾਰ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦੀ ਹੈ, ਸਗੋਂ ਉੱਚ-ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਅਤੇ ਘੱਟ-ਪਾਵਰ ਆਪਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨਿਕ ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਦੇ ਭਵਿੱਖ ਦੇ ਖੋਜ ਅਤੇ ਵਿਕਾਸ ਲਈ ਨਵੇਂ ਸੰਦਰਭ ਵੀ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦੀ ਹੈ।