En ny følsom og stabil selvdrevet fotodetektor

Forskere i Singapore og Kina har samarbejdet om at udvikle en selvdrevet fotodetektor, der kan bruges i en lang række applikationer såsom kemisk analyse, kommunikation, astronomiske undersøgelser og meget mere.

Typisk, fotodetektorer kræver en ekstern spænding for at tilvejebringe drivkraften til at adskille og måle fotogenererede elektroner, der omfatter detektionen. For at fjerne dette behov, forskergruppen ledet af Junling Wang og Le Wang ved Nanyang Technological University i Singapore udviklede en roman, følsom og stabil fotodetektor baseret på et halvledende kryds kaldet et GdNiO ₃ /Nb-dopet SrTiO ₃ (GNO/NSTO) p-n heterojunction. Et iboende elektrisk felt ved GNO/NSTO-grænsefladen giver drivkraften til effektiv adskillelse af fotogenererede transportører, eliminerer behovet for en ekstern strømkilde.

Ud over den selvdrevne funktion, Wang og hans team rapporterer indstilling af materialegenskaberne for at opnå bred følsomhed. For disse forbindelser, det meste forskningsarbejde hidtil har fokuseret på at studere oprindelsen til metalisolatorovergang, men dette hold tog en anden tilgang.

Egenskaberne ved perovskitnikkelater, kategorien af ​​solcellematerialer, som denne struktur falder i, er meget følsomme over for iltindhold. Denne følsomhed muliggør finjustering af de endelige elektroniske strukturer ved at variere iltmiljøet under filmaflejring (konstruktion af heterojunction).

"Vores arbejde er nyt og bekræfter, at nikkelfilm har indstillelige båndgab med ændring af ilt -ledighedskoncentrationen, hvilket gør dem ideelle som lysabsorberende materialer i optoelektroniske enheder, "sagde Wang." Ved hjælp af den selvdrevne fotodetektor, vi designede, vi studerer dets billedresponsivitet ved hjælp af lyskilder med forskellige bølgelængder, med et signifikant billedrespons, der vises, når lysbølgelængden falder til 650 nanometer. "sagde Wang.

En væsentlig udfordring ved udviklingen af ​​denne fotodetektor var at bestemme den korrekte båndstruktur, eller energistruktur til rådighed for elektroner, af de 10 nanometer tykke GNO -film.

"For at opnå båndstrukturer, vi brugte både spektroskopiske ellipsometri målinger og ultraviolet fotoelektronspektroskopi (UPS) målinger, "sagde Wang. Ved hjælp af de udledte værdier for den optiske båndgap fra disse målinger, sammen med kendte grænser og værdier for GNO -film, de kunne plotte energiniveauer og arbejdsfunktioner for de forskellige komponenter i enhederne.

Teamet håber at udforske flere materialer med lignende funktioner. "Et af de bemærkelsesværdige træk ved nikkelater [...] er afhængigheden af ​​deres fysiske egenskaber af det valgte sjældne jordelement, "sagde Wang." Indtil videre har vi har kun studeret GdNiO3 film, men udover det kan vi også undersøge andre "R" -NiO ₃ film, hvor "R" kan være Nd (neodym), Sm (animoni), Er (erbium) og Lu (lutetium) og undersøg deres potentielle anvendelser i fotodetektoren. "

Teamet planlægger også at forbedre fotodetektorens ydelse ved at tilføje en isolerende SrTiO ₃ (STO) lag klemt mellem GdNiO ₃ film og NSTO -substrat.

Dette nye værk har et stort potentiale for applikationer, der bruger optoelektroniske enheder. "Vi tror, ​​at dette papir vil stimulere yderligere undersøgelser og udvide de potentielle anvendelser af systemer baseret på nikkelater, "sagde Wang.