Ein Fotodetektor ist eine Art optoelektronisches Gerät, das optische Signale erfassen und in elektrische Signale umwandeln kann. Diese Vorrichtungen umfassen Fotodioden, Fototransistoren und Fotoleiter.
Obwohl es viele Arten von Fotodetektoren mit unterschiedlichen Mechanismen und Strukturen gibt, kann das repräsentative Verhalten in Abhängigkeit von ihren elektrischen Ausgangseigenschaften vor und nach der Beleuchtung als eine begrenzte Anzahl zusammengefasst werden: Der Ausgangsstrom einer Fotodiode ändert sich von einem gleichgerichteten zu einem vollständig eingeschalteten Zustand nach der Beleuchtung, während der Ausgangsstrom eines Photoleiters oder eines Phototransistors von einem vollständig ausgeschalteten in einen vollständig eingeschalteten Zustand übergeht.
Aus der Perspektive des Signaländerungsverhaltens sollte es ein neues Gerät geben, das den Ausgangsstrom vom vollständig ausgeschalteten in den gleichgerichteten Zustand ändert und in zukünftigen optoelektronischen Systemen wie optischer Logik, hochpräziser Bildgebung und Information eine Schlüsselrolle spielen könnte wird bearbeitet. Beispielsweise kann eine durch Licht gesteuerte Gleichrichtung das Nebensprechproblem von Fotodetektorarrays ohne die Verwendung von Selektoren vermeiden, wodurch dazu beigetragen wird, die Integration des Arrays weiter zu verbessern.
Kürzlich in einer Veröffentlichung in National Science ReviewDong-Ming Sun Group des Instituts für Metallforschung der Chinesischen Akademie der Wissenschaften schlägt ein neues Gerät vor, das als photonengesteuerte Diode bezeichnet wird und den Ausgangsstrom nach der Beleuchtung von einem vollständig ausgeschalteten Zustand in einen gleichgerichteten Zustand ändern kann, was zu einem Anti -Crosstalk-Photospeicherarray ohne Verwendung irgendwelcher Selektoren.
Die Wissenschaftler verwendeten einen lateralen n/n-Molybdändisulfid (MoS2)-Übergang als Kanal, Graphen als Kontaktelektroden und hexagonales Bornitrid (h-BN) als Photogating-Schichtmaterial, um die photonengesteuerte Diode herzustellen, die im Wesentlichen eine / n− MoS2-Übergang eingefügt zwischen zwei Graphen/MoS2-Schottky-Übergängen an der Kathode und der Anode.
Lichtgesteuert unterdrücken bzw. erlauben die Schottky-Übergänge das Gleichrichtverhalten des n/n–-Übergangs, so dass der Ausgangsstrom der photonengesteuerten Diode vom vollständig gesperrten in den gleichgerichteten Zustand übergehen kann. Das Hell-Dunkel-Gleichrichtungsverhältnis kann bis zu mehr als 106 betragen. Als Fotodetektor übersteigt seine Empfindlichkeit 105 A/W, während sich das Verhalten der Vorrichtung durch Erhöhen der Dicke der Fotogating-Schicht zu einem multifunktionalen Fotospeicher mit ändert die höchste nichtflüchtige Empfindlichkeit von 4,8 × 107 A/W und die längste bisher berichtete Retentionszeit von 6,5 × 106 s.
Unter Verwendung der photonengesteuerten Dioden als Pixeleinheiten wird ein 3 × 3-Fotospeicherarray ohne Verwendung von Selektoren hergestellt, das kein Übersprechen sowie Funktionen der Wellenlängen- und Leistungsdichteselektivität zeigt. Diese Arbeit ebnet den Weg für die Entwicklung zukünftiger hochintegrierter, stromsparender und intelligenter optoelektronischer Systeme.
Shun Feng et al, Eine photonengesteuerte Diode mit einem neuen Signalverarbeitungsverhalten, National Science Review (2022). DOI: 10.1093/nsr/nwac088