اعلی کارکردگی خود سے چلنے والا اورکت فوٹو ڈیٹیکٹر

اعلی کارکردگی خود کارفرمااورکت فوٹو ڈیٹیکٹر

اورکتفوٹو ڈیٹیکٹرمضبوط مخالف مداخلت کی صلاحیت، مضبوط ہدف کو پہچاننے کی صلاحیت، ہر موسم میں آپریشن اور اچھی چھپانے کی خصوصیات ہیں۔ یہ طب، فوجی، خلائی ٹیکنالوجی اور ماحولیاتی انجینئرنگ جیسے شعبوں میں تیزی سے اہم کردار ادا کر رہا ہے۔ ان میں، خود کار طریقے سےفوٹو الیکٹرک کا پتہ لگانابیرونی اضافی بجلی کی فراہمی کے بغیر آزادانہ طور پر کام کرنے والی چپ نے اپنی منفرد کارکردگی (جیسے توانائی کی آزادی، اعلیٰ حساسیت اور استحکام وغیرہ) کی وجہ سے انفراریڈ کا پتہ لگانے کے شعبے میں وسیع توجہ مبذول کرائی ہے۔ اس کے برعکس، روایتی فوٹو الیکٹرک ڈٹیکشن چپس، جیسے کہ سلکان پر مبنی یا تنگ بینڈ گیپ سیمی کنڈکٹر پر مبنی انفراریڈ چپس، نہ صرف فوٹو کرینٹ پیدا کرنے کے لیے فوٹو جنریٹڈ کیریئرز کو الگ کرنے کے لیے اضافی تعصب وولٹیج کی ضرورت ہوتی ہے، بلکہ تھرمل شور کو کم کرنے اور ردعمل کو بہتر بنانے کے لیے اضافی کولنگ سسٹم کی بھی ضرورت ہوتی ہے۔ لہذا، مستقبل میں انفراریڈ ڈٹیکشن چپس کی اگلی نسل کے نئے تصورات اور ضروریات کو پورا کرنا مشکل ہو گیا ہے، جیسے کہ کم بجلی کی کھپت، چھوٹا سائز، کم قیمت اور اعلیٰ کارکردگی۔

حال ہی میں، چین اور سویڈن کی تحقیقی ٹیموں نے گرافین نینوریبن (GNR) فلموں/ایلومینا/سنگل کرسٹل سلیکون پر مبنی ایک ناول پن ہیٹروجنکشن خود سے چلنے والی شارٹ ویو انفراریڈ (SWIR) فوٹو الیکٹرک ڈیٹیکشن چپ تجویز کی ہے۔ متضاد انٹرفیس اور بلٹ ان الیکٹرک فیلڈ سے شروع ہونے والے آپٹیکل گیٹنگ اثر کے مشترکہ اثر کے تحت، چپ نے صفر تعصب وولٹیج پر انتہائی اعلی ردعمل اور پتہ لگانے کی کارکردگی کا مظاہرہ کیا۔ فوٹو الیکٹرک کا پتہ لگانے والی چپ میں خود سے چلنے والے موڈ میں 75.3 A/W تک رسپانس کی شرح، 7.5 × 10¹⁴ جونز کی کھوج کی شرح، اور ایک بیرونی کوانٹم کارکردگی 104% کے قریب ہے، جس سے ایک ہی قسم کے سلیکون پر مبنی چپس کی کھوج کی کارکردگی کو ریکارڈ 7 میگ ٹو آرڈر کے ذریعے بہتر بنایا جاتا ہے۔ اس کے علاوہ، روایتی ڈرائیو موڈ کے تحت، چپ کی رسپانس کی شرح، پتہ لگانے کی شرح، اور بیرونی کوانٹم کارکردگی سب بالترتیب 843 A/W، 10¹⁵ Jones، اور 105% تک ہیں، یہ سبھی موجودہ تحقیق میں بتائی گئی اعلیٰ ترین اقدار ہیں۔ دریں اثنا، اس تحقیق نے آپٹیکل کمیونیکیشن اور انفراریڈ امیجنگ کے شعبوں میں فوٹو الیکٹرک ڈٹیکشن چپ کے حقیقی دنیا کے اطلاق کا بھی مظاہرہ کیا، جس سے اس کی بڑی ایپلی کیشن کی صلاحیت کو اجاگر کیا گیا۔

گرافین نینوریبنز /Al₂O₃/ سنگل کرسٹل سلیکون پر مبنی فوٹو ڈیٹیکٹر کی فوٹو الیکٹرک کارکردگی کا منظم طریقے سے مطالعہ کرنے کے لیے، محققین نے اس کے جامد (موجودہ وولٹیج وکر) اور متحرک خصوصیت کے ردعمل (موجودہ وقت کی وکر) کا تجربہ کیا۔ گرافین نانوریبن /Al₂O₃/ monocrystalline سلکان heterostructure photodetector کی آپٹیکل ردعمل کی خصوصیات کو منظم طریقے سے جانچنے کے لیے، محققین نے ڈیوائس کے متحرک موجودہ ردعمل کو 0 V، -1 V، -3 V اور -5 V کے ساتھ ناپا۔ μW/cm² فوٹوکورنٹ ریورس تعصب کے ساتھ بڑھتا ہے اور تمام تعصب وولٹیجز پر تیز رفتار ردعمل ظاہر کرتا ہے۔

آخر میں، محققین نے ایک امیجنگ سسٹم بنایا اور کامیابی سے مختصر لہر اورکت کی خود سے چلنے والی امیجنگ حاصل کی۔ یہ نظام صفر تعصب کے تحت کام کرتا ہے اور اس میں توانائی کی کھپت بالکل نہیں ہے۔ فوٹو ڈیٹیکٹر کی امیجنگ کی صلاحیت کا اندازہ ایک سیاہ ماسک کا استعمال کرتے ہوئے حرف "T" پیٹرن کے ساتھ کیا گیا تھا (جیسا کہ شکل 1 میں دکھایا گیا ہے)۔

آخر میں، اس تحقیق نے گرافین نینوریبن پر مبنی خود سے چلنے والے فوٹو ڈیٹیکٹرز کو کامیابی کے ساتھ من گھڑت بنایا اور ایک ریکارڈ توڑ بلند رسپانس ریٹ حاصل کیا۔ دریں اثنا، محققین نے اس کی آپٹیکل کمیونیکیشن اور امیجنگ کی صلاحیتوں کا کامیابی سے مظاہرہ کیا۔انتہائی ذمہ دار فوٹو ڈیٹیکٹر. یہ تحقیقی کامیابی نہ صرف گرافین نینوریبنز اور سلکان پر مبنی آپٹو الیکٹرانک آلات کی ترقی کے لیے ایک عملی نقطہ نظر فراہم کرتی ہے بلکہ خود سے چلنے والے شارٹ ویو انفراریڈ فوٹو ڈیٹیکٹر کے طور پر ان کی بہترین کارکردگی کا بھی مظاہرہ کرتی ہے۔