ឧបករណ៍ចាប់រូបភាពព្រិលទឹកកកកម្រិតទាប

អ៊ីនហ្វ្រារ៉េដកម្រិតទាបឧបករណ៍ចាប់រូបភាព avalanche

ឧបករណ៍ចាប់រូបភាពព្រិលទឹកកកអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ (ឧបករណ៍ចាប់រូបភាព APD) គឺជាថ្នាក់នៃឧបករណ៍ photoelectric semiconductorដែលបង្កើតផលចំណេញខ្ពស់តាមរយៈឥទ្ធិពលអ៊ីយ៉ូដនៃការប៉ះទង្គិច ដូច្នេះដើម្បីសម្រេចបាននូវសមត្ថភាពរកឃើញនៃហ្វូតុងពីរបី ឬសូម្បីតែហ្វូតុងតែមួយ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ នៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធឧបករណ៍ចាប់រូបភាព APD ធម្មតា ដំណើរការខ្ចាត់ខ្ចាយនៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនមិនស្មើភាពគ្នានាំឱ្យបាត់បង់ថាមពល ដែលជាធម្មតាវ៉ុលកម្រិត avalanche ត្រូវការឡើងដល់ 50-200 V. នេះធ្វើឱ្យតម្រូវការខ្ពស់ទៅលើវ៉ុលដ្រាយ និងការរចនាសៀគ្វីអានរបស់ឧបករណ៍ បង្កើនការចំណាយ និងការកំណត់កម្មវិធីកាន់តែទូលំទូលាយ។

ថ្មីៗនេះ ការស្រាវជ្រាវរបស់ចិនបានស្នើរឡើងនូវរចនាសម្ព័ន្ធថ្មីនៃ avalanche នៅជិតឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ ជាមួយនឹងវ៉ុលកម្រិតទាបនៃ avalanche និងភាពប្រែប្រួលខ្ពស់។ ដោយផ្អែកលើភាពដូចគ្នានៃការ doping ដោយខ្លួនឯងនៃស្រទាប់អាតូមិក ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា avalanche photodetector ដោះស្រាយការខ្ចាត់ខ្ចាយដែលបង្កគ្រោះថ្នាក់ដែលបណ្តាលមកពីស្ថានភាពនៃចំណុចប្រទាក់ដែលជៀសមិនរួចនៅក្នុង heterojunction ។ ទន្ទឹមនឹងនេះ វាលអគ្គិសនី "កំពូល" ក្នុងស្រុកដ៏ខ្លាំងដែលបណ្តាលមកពីការបំបែកស៊ីមេទ្រីការបកប្រែត្រូវបានប្រើ ដើម្បីបង្កើនអន្តរកម្ម coulomb រវាងក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូន ទប់ស្កាត់ការខ្ចាត់ខ្ចាយនៃរបៀប phonon ក្រៅយន្តហោះ និងសម្រេចបាននូវប្រសិទ្ធភាពទ្វេរដងខ្ពស់នៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនមិនមានលំនឹង។ នៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់ កម្រិតថាមពលគឺនៅជិតនឹងដែនកំណត់ទ្រឹស្តី ឧ (ឧ. គឺជាគម្លាតក្រុមនៃសារធាតុ semiconductor) ហើយភាពរសើបនៃការរាវរករបស់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា avalanche អ៊ីនហ្វ្រារ៉េដគឺរហូតដល់ 10000 កម្រិត photon ។

ការសិក្សានេះគឺផ្អែកលើស្រទាប់អាតូម-doped ដោយខ្លួនឯង tungsten diselenide (WSe₂) homojunction (two-dimensional transition metal chalcogenide, TMD) ជាឧបករណ៍ផ្ទុកសម្រាប់ការកើនឡើងនៃការចោទប្រកាន់ពីក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូន។ ការបំបែកស៊ីមេទ្រីនៃការបកប្រែតាមលំហគឺត្រូវបានសម្រេចដោយការរចនាការផ្លាស់ប្តូរជំហានសណ្ឋានដី ដើម្បីជំរុញឱ្យមានវាលអគ្គិសនី "កើនឡើង" ក្នុងតំបន់ដ៏ខ្លាំងមួយនៅឯចំណុចប្រទាក់ homojunction mutant ។

លើសពីនេះ កម្រាស់អាតូមអាចទប់ស្កាត់យន្តការខ្ចាត់ខ្ចាយដែលគ្រប់គ្រងដោយរបៀប phonon និងដឹងពីដំណើរការបង្កើនល្បឿន និងគុណនៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនមិនស្មើគ្នាជាមួយនឹងការខាតបង់ទាបបំផុត។ នេះនាំមកនូវថាមពលកម្រិត avalanche នៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់ជិតនឹងដែនកំណត់ទ្រឹស្តី ពោលគឺ bandgap សម្ភារៈ semiconductor ឧ។ វ៉ុលកម្រិតកម្រិត avalanche ត្រូវបានកាត់បន្ថយពី 50 V ទៅ 1.6 V ដែលអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកស្រាវជ្រាវប្រើសៀគ្វីឌីជីថលដែលមានវ៉ុលទាបដែលចាស់ទុំដើម្បីជំរុញការរអិល។ឧបករណ៍ចាប់រូបភាពក៏ដូចជាដ្រាយ diodes និងត្រង់ស៊ីស្ទ័រ។ ការសិក្សានេះដឹងពីការបំប្លែង និងការប្រើប្រាស់ថាមពលប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាពនៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនមិនស្មើភាពគ្នា តាមរយៈការរចនានៃឥទ្ធិពលគុណនៃផ្ទាំងទឹកកកកម្រិតទាប ដែលផ្តល់នូវទស្សនវិស័យថ្មីសម្រាប់ការអភិវឌ្ឍនៃជំនាន់បន្ទាប់នៃបច្ចេកវិទ្យាចាប់សញ្ញាអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដដែលមានភាពរសើបខ្លាំង កម្រិតទាប និងទទួលបានកម្រិតខ្ពស់។