ឧបករណ៍ចាប់រូបភាពព្រិលធ្លាក់អ៊ីនហ្វ្រារ៉េដកម្រិតទាប

អ៊ីនហ្វ្រារ៉េដកម្រិតទាបឧបករណ៍ចាប់រូបភាពព្រិលធ្លាក់

ឧបករណ៍ចាប់រូបភាពព្រិលធ្លាក់អ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ (ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ APD) គឺជាថ្នាក់មួយឧបករណ៍​ថតរូប​ពាក់កណ្តាល​តួ​អគ្គិសនីដែលបង្កើតការទទួលបានខ្ពស់តាមរយៈឥទ្ធិពលអ៊ីយ៉ូដកម្មប៉ះទង្គិចគ្នា ដើម្បីសម្រេចបាននូវសមត្ថភាពរកឃើញហ្វូតុងមួយចំនួន ឬសូម្បីតែហ្វូតុងតែមួយ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ នៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ APD ធម្មតា ដំណើរការខ្ចាត់ខ្ចាយនៃនាវាផ្ទុកមិនមានលំនឹងនាំឱ្យមានការបាត់បង់ថាមពល ដូច្នេះវ៉ុលកម្រិត avalanche ជាធម្មតាត្រូវឈានដល់ 50-200 V។ នេះដាក់តម្រូវការខ្ពស់លើវ៉ុលដ្រាយរបស់ឧបករណ៍ និងការរចនាសៀគ្វីអាន ដែលបង្កើនថ្លៃដើម និងកំណត់កម្មវិធីកាន់តែទូលំទូលាយ។

ថ្មីៗនេះ ការស្រាវជ្រាវរបស់ចិនបានស្នើឡើងនូវរចនាសម្ព័ន្ធថ្មីនៃឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា avalanche នៅជិតអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ ដែលមានវ៉ុលកម្រិត avalanche ទាប និងភាពរសើបខ្ពស់។ ដោយផ្អែកលើការបញ្ចូលដូសដោយខ្លួនឯងនៃស្រទាប់អាតូម ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា avalanche ដោះស្រាយការខ្ចាត់ខ្ចាយដែលបង្កគ្រោះថ្នាក់ដែលបង្កឡើងដោយស្ថានភាពពិការភាពចំណុចប្រទាក់ ដែលមិនអាចជៀសវាងបាននៅក្នុង heterojunction។ ទន្ទឹមនឹងនេះ ដែនអគ្គិសនី "កំពូល" ក្នុងស្រុកដ៏រឹងមាំដែលបង្កឡើងដោយការបំបែកស៊ីមេទ្រីបកប្រែត្រូវបានប្រើដើម្បីបង្កើនអន្តរកម្ម coulomb រវាងឧបករណ៍ផ្ទុក ទប់ស្កាត់ការខ្ចាត់ខ្ចាយដែលគ្របដណ្ដប់ដោយរបៀប phonon ក្រៅប្លង់ និងសម្រេចបានប្រសិទ្ធភាពទ្វេដងខ្ពស់នៃឧបករណ៍ផ្ទុកមិនមានលំនឹង។ នៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់ ថាមពលកម្រិតគឺជិតនឹងដែនកំណត់ទ្រឹស្តី Eg (Eg គឺជាគម្លាតក្រុមនៃ semiconductor) ហើយភាពរសើបនៃការរកឃើញរបស់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា avalanche អ៊ីនហ្វ្រារ៉េដគឺរហូតដល់កម្រិត photon 10000។

ការសិក្សានេះគឺផ្អែកលើ homojunction នៃ tungsten diselenide (WSe₂) ដែលមានដូបដោយខ្លួនឯងនៅក្នុងស្រទាប់អាតូម (chalcogenide លោហៈអន្តរកាលពីរវិមាត្រ, TMD) ជាឧបករណ៍ផ្ទុកថាមពលសម្រាប់ការរអិលបាក់ដីនៃបន្ទុកផ្ទុក។ ការបំបែកស៊ីមេទ្រីបកប្រែលំហត្រូវបានសម្រេចដោយការរចនាការផ្លាស់ប្តូរជំហាននៃសណ្ឋានដីដើម្បីបង្កើតដែនអគ្គិសនី "spike" ក្នុងស្រុកខ្លាំងនៅចំណុចប្រសព្វ homojunction ដែលផ្លាស់ប្តូរ។

លើសពីនេះ កម្រាស់អាតូមអាចទប់ស្កាត់យន្តការខ្ចាត់ខ្ចាយដែលគ្របដណ្ដប់ដោយរបៀបផូណុន ហើយសម្រេចបាននូវដំណើរការបង្កើនល្បឿន និងគុណនៃសារធាតុផ្ទុកមិនមានលំនឹងជាមួយនឹងការខាតបង់ទាបបំផុត។ នេះនាំថាមពលកម្រិត avalanche នៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់ឱ្យជិតនឹងដែនកំណត់ទ្រឹស្តី ពោលគឺចន្លោះប្រហោងសម្ភារៈ semiconductor ឧ. វ៉ុលកម្រិត avalanche ត្រូវបានកាត់បន្ថយពី 50 V មកត្រឹម 1.6 V ដែលអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកស្រាវជ្រាវប្រើសៀគ្វីឌីជីថលវ៉ុលទាបដែលមានភាពចាស់ទុំដើម្បីជំរុញ avalanche ។ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺក៏ដូចជាឌីយ៉ូដ និងត្រង់ស៊ីស្ទ័របើកបរ។ ការសិក្សានេះសម្រេចបាននូវការបំលែង និងការប្រើប្រាស់ថាមពលផ្ទុកដែលមិនមានលំនឹងប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាពតាមរយៈការរចនាប្រសិទ្ធភាពគុណកម្រិតទាបនៃរលកធាតុអាកាស ដែលផ្តល់នូវទស្សនវិស័យថ្មីមួយសម្រាប់ការអភិវឌ្ឍបច្ចេកវិទ្យារកឃើញអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដជំនាន់ក្រោយដែលមានភាពរសើបខ្ពស់ កម្រិតទាប និងកម្រិតខ្ពស់។