AZ 
“Günəş korluğu” 2D heterostrukturu UB sensoru üçün 422 qat məsuliyyət artımı təmin edir
by Eng Tuan Poh
Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib
Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin
Heterostruktur cihazının müxtəlif nöqtələrində şüalanma zamanı elektronların (qırmızı) və dəliklərin (firuzəyi) dinamikasını xəritələşdirmək üçün mikroşüa UB (325 nm) lazer xarakteristikası altında MnPS 3 (bənövşəyi) – WS 2 (tünd mavi) fotodetektor cihazının rəssam tərəfindən illüstrasiyası . Müəllif: Poh Eng Tuan
Fotodetektorlar, xüsusən də fotonların elektronlara çevrilməsi yolu ilə siqnal oxunmasının rolunda qabaqcıl elektronika və fotonikanın inkişafında vacib bir komponent olaraq qalır. Bu rəqəmsal görüntüləmə komponentləri sensorlarda, kameralarda, adaptiv displeylərdə, telekommunikasiyada, LiDAR sistemlərində, sağlamlığın monitorinqi üçün geyilə bilən cihazlarda və oksimetrlərdə geniş yayılmışdır.
Növbəti nəsil optoelektron cihazlarına doğru axtarışda diqqət mərkəzində inteqral sxemlər və geyilə bilən elektronika üçün təkmilləşdirilmiş performansa malik ultra nazik 2D materiallar var. ACS Applied Electronic Materials jurnalında dərc olunmuş bu yaxınlarda aparılan bir araşdırmada Haizhao Zhi və Eng Tuan Pohun rəhbərlik etdiyi tədqiqatçılar qrupu geniş zolaqlı 2D materialları – işığa keçid metal tio(selen)fosfatları təqdim etdi.
Komanda, təbii olaraq “günəş korluğu” olan genişzolaqlı yarımkeçirici olan manqan tiofosfatına (MnPS3) diqqət yetirdi, yəni görünən spektrin çox hissəsi üçün şəffaf qalarkən UB işığına yüksək həssasdır. MnPS 3 UB sensoru üçün əla namizəd olsa da , müstəqil bir material kimi performansı tez-tez aşağı daşıyıcı hərəkətliliyi ilə məhdudlaşır – demək olar ki, “demək olar ki, mükəmməl izolyator” kimi fəaliyyət göstərir.
Bunun öhdəsindən gəlmək üçün tədqiqatçılar çoxqatlı MnPS 3 üzərində monolayer WS 2 (daha dar zolaqlı daha keçirici yarımkeçirici) yerləşdirməklə van der Waals heterokeçidini yaratdılar . Nəticələr “əhəmiyyətli bir sıçrayışdan” başqa bir şey deyildi.
Bu iki materialı inteqrasiya etməklə, komanda, təmiz MnPS 3 cihazı ilə müqayisədə cavabdehlikdə 422 dəfə artım və aşkarlamada 129 dəfə yaxşılaşma müşahidə etdi .
Daha maraqlısı odur ki, tədqiqatçılar sonradan lazeri heterokeçid boyunca “skan edərək” cihazdakı fotodaşıyıcı dinamikasını öyrənmək üçün diametri cəmi 1 mikrometr olan fokuslanmış lazer nöqtəsindən istifadə etdilər.
Tipik optoelektron xarakteristikasına uyğun olaraq bütün cihazı işıqlandırmaq əvəzinə, tək nöqtəli skanlama, lazer MnPS 3 tərəfindən, heterokeçid interfeysi boyunca və WS 2 tərəfinə keçdikcə fotocərəyan dinamikasında inkişaf edən trendi izləməyə imkan verdi.Çoxqatlı MnPS 3 −WS 2 fotodetektorunda müxtəlif yerlərdə fotoreaktivliyin xarakteristikası . (a). Şaquli MnPS 3 −WS 2 heterostrukturlu fotodetektorunun OM şəkli. (b). MnPS 3 −WS 2 heterostrukturlu fotodetektorunda zaman və müxtəlif yerlərdən asılı olaraq fotocərəyan . Nəticələri daha aydın görmək üçün şəkildəki müxtəlif yerlərdə ölçülmüş fotocərəyanın (I−t əyrisi) zaman funksiyasını dəyişirik. d, e, f və c arasında şaquli sürüşmə şkalası 0,01 nA-dır; üstəlik, f və c arasındakı I−t əyrisinin şaquli sürüşmə şkalası 0,04 nA-dır. (c). MnPS 3 −WS 2 heterokeçidli fotodetektorunun c və f mövqelərində lazer şüalanması ilə +1,5V əyriliyində zolaq diaqramı. (d). MnPS 3 −WS 2 heterokeçid fotodetektorunun d mövqeyində lazer şüalanması ilə +1.5V əyriliyində zolaq diaqramı. (e). a və e mövqelərində lazer şüalanması ilə +1.5V əyriliyində MnPS 3 −WS 2 heterokeçid fotodetektorunun zolaq diaqramı. (f). B mövqeyində lazer şüalanması ilə +1.5V əyriliyində MnPS 3 −WS 2 heterokeçid fotodetektorunun zolaq diaqramı. Müəllif: Poh Eng Tuan
Heterostrukturun müxtəlif mövqelərində fərqli zolaq düzülüşləri və nəticədə daxili elektrik sahəsinin müxtəlif diapazonları effektiv yük ayrılmasını və fərqli fotocərəyan reaksiyalarını şərtləndirir. Nəticədə yaranan təsir yalnız siqnal amplitudasını artırmaqla yanaşı, həssaslığı artırmaq üçün səs-küyün dərəcəsini də əhəmiyyətli dərəcədə azaldır.
Paralel olaraq, tədqiqatçılar MnPS3 – ün selenofosfat analoqu olan MnPSe 3- ü də qiymətləndirdilər və müvafiq MnPSe 3 —WS 2 cihazında 3,6 dəfə artımla onun genişzolaqlı aşkarlama qabiliyyətini ortaya qoydular .
Bu işin nəticələri sadə fotodeteksiyadan kənara çıxır. 2D materialların lövhə miqyaslı inteqrasiyasına doğru irəlilədikcə , bu lokal daşıyıcı dinamikasını anlamaq telekommunikasiya, ətraf mühitin monitorinqi və hətta dərin kosmik görüntüləmə üçün yüksək sürətli, yüksək səmərəli cihazların hazırlanması üçün çox vacibdir.
Ultra nazik 2D materialların və onların heterostrukturlarının performansının davamlı qiymətləndirilməsi, yalnız daha nazik deyil, həm də daha güclü olan yeni nəsil qabaqcıl fotonika və elektronika üçün yol aça bilər.
Bu hekayə , tədqiqatçıların dərc olunmuş tədqiqat məqalələrindən əldə etdikləri nəticələri bildirə biləcəyi Science X Dialog -un bir hissəsidir . Science X Dialog haqqında məlumat və necə iştirak etmək barədə məlumat üçün bu səhifəyə daxil olun .
