کم تھریشولڈ اورکت برفانی تودہ فوٹو ڈیٹیکٹر

کم تھریشولڈ اورکتبرفانی تودہ فوٹو ڈیٹیکٹر

اورکت برفانی تودہ فوٹو ڈیٹیکٹر (اے پی ڈی فوٹو ڈیٹیکٹر) کی ایک کلاس ہے۔سیمی کنڈکٹر فوٹو الیکٹرک آلاتجو کہ تصادم کے آئنائزیشن اثر کے ذریعے زیادہ فائدہ پیدا کرتے ہیں، تاکہ چند فوٹونز یا یہاں تک کہ سنگل فوٹونز کی کھوج کی صلاحیت حاصل کی جا سکے۔ تاہم، روایتی APD فوٹو ڈیٹیکٹر ڈھانچے میں، غیر متوازن کیریئر کے بکھرنے کا عمل توانائی کے نقصان کا باعث بنتا ہے، اس طرح کہ برفانی تودے کی حد وولٹیج کو عام طور پر 50-200 V تک پہنچنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس سے ڈیوائس کے ڈرائیو وولٹیج اور ریڈ آؤٹ سرکٹ ڈیزائن پر زیادہ مطالبات ہوتے ہیں، لاگت میں اضافہ ہوتا ہے اور وسیع اطلاق کو محدود کیا جاتا ہے۔

حال ہی میں، چینی تحقیق نے کم برفانی تودے کی حد وولٹیج اور زیادہ حساسیت کے ساتھ انفراریڈ ڈیٹیکٹر کے قریب برفانی تودے کا ایک نیا ڈھانچہ تجویز کیا ہے۔ ایٹم پرت کے سیلف ڈوپنگ ہوموجنکشن کی بنیاد پر، برفانی تودہ فوٹو ڈیٹیکٹر انٹرفیس کی خرابی کی حالت سے پیدا ہونے والے نقصان دہ بکھرنے کو حل کرتا ہے جو کہ heterojunction میں ناگزیر ہے۔ دریں اثنا، ٹرانسلیشن سمیٹری بریکنگ کے ذریعے حوصلہ افزائی کی گئی مضبوط مقامی "چوٹی" برقی فیلڈ کا استعمال کیریئرز کے درمیان کولمب تعامل کو بڑھانے، آف پلین فونون موڈ ڈومینیٹڈ سکیٹرنگ کو دبانے، اور غیر متوازن کیریئرز کی اعلی دوگنا کارکردگی کو حاصل کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ کمرے کے درجہ حرارت پر، تھریشولڈ انرجی نظریاتی حد کے قریب ہوتی ہے مثال کے طور پر (مثال کے طور پر سیمی کنڈکٹر کا بینڈ گیپ ہے) اور انفراریڈ برفانی تودے کا پتہ لگانے والے کی حساسیت 10000 فوٹوون کی سطح تک ہے۔

یہ مطالعہ ایٹم لیئر سیلف ڈوپڈ ٹنگسٹن ڈیسلینائیڈ (WSe₂) ہوموجنکشن (دو جہتی ٹرانزیشن میٹل چالکوجینائیڈ، TMD) پر چارج کیریئر کے برفانی تودے کے حصول کے ذریعہ کے طور پر مبنی ہے۔ مقامی ترجمے کی ہم آہنگی کو توڑنا اتپریورتی ہوموجنکشن انٹرفیس پر ایک مضبوط مقامی "سپائیک" برقی فیلڈ کو دلانے کے لیے ٹپوگرافی سٹیپ میوٹیشن کو ڈیزائن کرکے حاصل کیا جاتا ہے۔

اس کے علاوہ، ایٹم کی موٹائی فونون موڈ کے زیر تسلط بکھرنے والے میکانزم کو دبا سکتی ہے، اور بہت کم نقصان کے ساتھ غیر متوازن کیریئر کے سرعت اور ضرب کے عمل کو محسوس کر سکتی ہے۔ یہ کمرے کے درجہ حرارت پر برفانی تودے کی دہلیز توانائی کو نظریاتی حد کے قریب لاتا ہے یعنی سیمی کنڈکٹر میٹریل بینڈ گیپ جیسے۔ برفانی تودے کی دہلیز وولٹیج کو 50 V سے کم کر کے 1.6 V کر دیا گیا، جس سے محققین کو برفانی تودے کو چلانے کے لیے بالغ کم وولٹیج ڈیجیٹل سرکٹس استعمال کرنے کی اجازت دی گئی۔فوٹو ڈیٹیکٹرنیز ڈرائیو ڈایڈس اور ٹرانجسٹر۔ یہ مطالعہ کم تھریشولڈ برفانی تودے کے ضرب اثر کے ڈیزائن کے ذریعے غیر متوازن کیریئر توانائی کے موثر تبادلوں اور استعمال کا احساس کرتا ہے، جو کہ انتہائی حساس، کم دہلیز اور زیادہ حاصل کرنے والی برفانی تودہ انفراریڈ کا پتہ لگانے والی ٹیکنالوجی کی اگلی نسل کی ترقی کے لیے ایک نیا تناظر فراہم کرتا ہے۔