အနီအောက်ရောင်ခြည် ကန့်သတ်ချက်နည်းသောနှင်းထုပြိုကျမှု ဓာတ်ပုံထောက်လှမ်းကိရိယာ
အနီအောက်ရောင်ခြည် နှင်းလျှောစီးမှု အလင်းရှာဖွေကိရိယာ (APD အလင်းရှာဖွေကိရိယာ) သည် အတန်းအစားတစ်ခုဖြစ်ပြီးတစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း ဓာတ်ပုံလျှပ်စစ်ကိရိယာများcollision ionization effect မှတစ်ဆင့် မြင့်မားသော gain ကို ထုတ်လုပ်ပေးသောကြောင့် photon အနည်းငယ် သို့မဟုတ် photon တစ်ခုတည်းကိုပင် ထောက်လှမ်းနိုင်စွမ်းကို ရရှိစေပါသည်။ သို့သော် ရိုးရာ APD photodetector structures များတွင်၊ non-equilibrium carrier scattering လုပ်ငန်းစဉ်သည် စွမ်းအင်ဆုံးရှုံးမှုကို ဖြစ်စေပြီး avalanche threshold voltage သည် 50-200 V သို့ ရောက်ရှိရန် လိုအပ်ပါသည်။ ၎င်းသည် device ၏ drive voltage နှင့် readout circuit design တွင် လိုအပ်ချက်များ ပိုမိုမြင့်မားစေပြီး ကုန်ကျစရိတ်များ မြင့်တက်လာစေပြီး ပိုမိုကျယ်ပြန့်သော application များကို ကန့်သတ်ထားသည်။
မကြာသေးမီက တရုတ်သုတေသနပြုချက်သည် avalanche threshold voltage နည်းပါးပြီး sensitivity မြင့်မားသော avalanche near infrared detector ၏ဖွဲ့စည်းပုံအသစ်ကို အဆိုပြုခဲ့သည်။ atomic layer ၏ self-doping homojunction ကိုအခြေခံ၍ avalanche photodetector သည် heterojunction တွင် မလွဲမသွေဖြစ်ပေါ်လာသော interface defect state ကြောင့်ဖြစ်ပေါ်လာသော အန္တရာယ်ရှိသော scattering ကို ဖြေရှင်းပေးသည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ translation symmetry breaking ကြောင့်ဖြစ်ပေါ်လာသော strong local “peak” electric field ကို carrier များအကြား coulomb interaction ကို မြှင့်တင်ရန်၊ off-plane phonon mode dominated scattering ကို နှိမ်နင်းရန်နှင့် non-equilibrium carrier များ၏ မြင့်မားသော double efficiency ကိုရရှိရန် အသုံးပြုသည်။ အခန်းအပူချိန်တွင်၊ threshold energy သည် theoretical limit Eg (Eg သည် semiconductor ၏ band gap ဖြစ်သည်) နှင့်နီးစပ်ပြီး infrared avalanche detector ၏ detection sensitivity သည် 10000 photon level အထိရှိသည်။
ဤလေ့လာမှုသည် charge carrier avalanches များအတွက် gain medium အဖြစ် atom-layer self-doped tungsten diselenide (WSe₂) homojunction (two-dimensional transition metal chalcogenide, TMD) ကို အခြေခံထားသည်။ spatial translational symmetry breaking ကို mutant homojunction interface တွင် အားကောင်းသော local “spike” electric field ကိုဖြစ်ပေါ်စေရန် topography step mutation ကို ဒီဇိုင်းထုတ်ခြင်းဖြင့် ရရှိသည်။
ထို့အပြင်၊ အက်တမ်အထူသည် phonon mode လွှမ်းမိုးသော scattering mechanism ကို ဖိနှိပ်နိုင်ပြီး၊ non-equilibrium carrier ၏ acceleration နှင့် multiplication လုပ်ငန်းစဉ်ကို အလွန်နည်းပါးသော loss ဖြင့် သဘောပေါက်နိုင်သည်။ ၎င်းသည် အခန်းအပူချိန်ရှိ avalanche threshold energy ကို theoretical limit ဖြစ်သော semiconductor material bandgap နှင့် နီးကပ်စေသည်။ ဥပမာ။ avalanche threshold voltage ကို 50 V မှ 1.6 V သို့ လျှော့ချခဲ့ပြီး သုတေသီများအား avalanche ကို မောင်းနှင်ရန် ရင့်ကျက်သော low-voltage digital circuits များကို အသုံးပြုနိုင်စေခဲ့သည်။ဓာတ်ပုံရှာဖွေကိရိယာdrive diode များနှင့် transistor များအပြင်။ ဤလေ့လာမှုသည် low threshold avalanche multiplication effect ကို ဒီဇိုင်းထုတ်ခြင်းဖြင့် non-equilibrium carrier energy ကို ထိရောက်စွာပြောင်းလဲခြင်းနှင့် အသုံးချခြင်းကို သဘောပေါက်ပြီး ၎င်းသည် အလွန်အမင်းထိခိုက်လွယ်သော၊ low threshold နှင့် high gain avalanche infrared detection နည်းပညာ၏ နောက်မျိုးဆက် ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုအတွက် ရှုထောင့်အသစ်တစ်ခုကို ပေးစွမ်းသည်။
ပို့စ်တင်ချိန်: ၂၀၂၅ ခုနှစ်၊ ဧပြီလ ၁၆ ရက်