การศึกษาล่าสุดที่ตีพิมพ์ใน วัสดุอิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูง มันแนะนำสถาปัตยกรรมที่ประกาศตัวเองของประตูสำหรับ phototransistors ตามคาร์บอนนาโน (CNT) ที่ออกแบบมาสำหรับการตรวจจับอินฟราเรด (SWIR)
สินเชื่อรูปภาพ: khaleddesigner/shutterstock.com
อุปกรณ์ที่ทำงานบนเป้าหมาย -โครงสร้างเป้าหมาย (HG) แสดงปฏิกิริยาและการตรวจจับสูงในขณะที่ยังคงกระบวนการผลิตที่ง่ายขึ้น
วิธีการนี้หลีกเลี่ยงความซับซ้อนและค่าใช้จ่ายของเทคนิคดั้งเดิมเช่นการพิมพ์หินของลำแสงอิเล็กตรอนซึ่งนำเสนอเส้นทางที่ปรับขนาดได้สำหรับแอพพลิเคชั่นอินฟราเรดที่มีประสิทธิภาพต่ำ
ความเป็นมา: การออกแบบ CNT และ Phototransistor
การกระทำของ phototransists garrowted ใช้กลไกการเสริมแรงภายในที่เพิ่มความไวต่อสัญญาณแสงที่อ่อนแอ CNTs ดีสำหรับแอปพลิเคชันนี้เนื่องจากการเคลื่อนไหวของสื่อสูงและความเข้ากันได้กับการไหลของการผลิตตามซิลิคอน แม้จะมีข้อได้เปรียบเหล่านี้ แต่ก็มีความท้าทายในการบรรลุประสิทธิภาพสูงและประสิทธิภาพระดับสูง
งานเหล่านี้ขึ้นอยู่กับการวิจัยที่มีอยู่โดยการรวม CNT กับสังกะสีออกไซด์ฟอยล์ (ZNO) และจุดคอลลอยด์คอลลอยด์ตะกั่ว (PBS) โครงสร้างประตูที่ได้รับการประกาศตัวเองช่วยให้ช่อง CNT ได้รับการคุ้มครองอย่างสมบูรณ์ปรับปรุงการมีเพศสัมพันธ์แบบออปติคัลและไฟฟ้าโดยไม่มีข้อ จำกัด ที่แม่นยำของวิธีการผลิตแบบดั้งเดิม
การผลิตและโครงสร้างของอุปกรณ์
กระบวนการผลิตเริ่มต้นด้วยการฝังชั้นปักออกไซด์ซึ่งทำหน้าที่เป็นอิเล็กทริกย้อนหลัง จากนั้นใช้สารละลาย CNT กับพอลิเมอร์ที่ทำความสะอาดด้วยความบริสุทธิ์มากกว่า 99.9 %สร้างเครือข่ายแบบสุ่มที่มีความหนาแน่นประมาณ 20 ถึง 25 ท่อต่อไมโครมิเตอร์ อุปกรณ์นี้ถูกสร้างแบบจำลองด้วย photolitography และแหล่งที่มาและอิเล็กโทรดระบายน้ำถูกกำหนดด้วยการระเหยของโลหะ
ในการสร้างโครงสร้างเป้าหมายที่ประกาศตัวเองชั้นไดอิเล็กตริกเพิ่มเติมของการเย็บปักถักร้อยออกไซด์จะถูกฝากและจากนั้นชั้นที่เจือด้วย 40 นาโนเมตร N ใช้โดยการฉีดพ่น ฟอยล์ ZnO นี้จะสิ้นสุดช่อง CNT อย่างเต็มที่ทำให้สามารถควบคุมไฟฟ้าสถิตที่ดีที่สุดและเพิ่มการดูดซึมออพติคอล คุณภาพโครงสร้างและวัสดุได้รับการตรวจสอบโดยการสแกนอิเล็กตรอน (SEM) และสเปกโทรสโกปีของรามาน
ประสิทธิภาพทางแสงและไฟฟ้า
ต่ำกว่า 1,300 นาโนเมตรแสงที่ได้รับการประกาศด้วยตนเอง5 ตกลง-1 และตรวจจับ 9.6 × 1013 โจนส์ อุปกรณ์ตรวจพบแสงตกกระทบต่ำถึง 0.8 nw cm-2ด้วยสิ่งนี้พวกเขาเหมาะสำหรับการใช้งานที่มีแสงน้อยเป็นพิเศษเช่นการถ่ายภาพ Starlight
แม้จะมีการผลิตที่ง่ายขึ้นสถาปัตยกรรมที่มีความสามารถในตนเองยังคงรักษาระดับประสิทธิภาพเปรียบได้กับอุปกรณ์ที่ผลิตโดยใช้การพิมพ์หินของลำแสงอิเล็กตรอน การเพิ่มประสิทธิภาพของปัจจัยความยาวประตูให้กับช่องทางปรับปรุงการควบคุมไฟฟ้าสถิตทำให้เกิดการเสริมแรงที่สูงขึ้นและความเสถียรของอุปกรณ์
นักถ่ายภาพแสดงเวลาตอบสนองในหลายร้อยไมโครวินาทีซึ่งเกี่ยวข้องกับข้อ จำกัด ร่วมที่สังเกตได้ในการประนีประนอมของกำไร ประตูที่ได้รับการประกาศตัวเองยังช่วยลดความแปรปรวนที่เกี่ยวข้องกับการจัดตำแหน่งด้วยตนเองซึ่งสนับสนุนพฤติกรรมที่สอดคล้องกันของอุปกรณ์ หลังจากเปรียบเทียบกับนักถ่ายภาพอินฟราเรดอื่น ๆ นักถ่ายแสง CNT -based แสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบในการแข่งขันทั้งในความไวต่ำและปฏิกิริยาชั่วคราวโดยเน้นความเหมาะสมของเขาสำหรับการตรวจจับแสงที่มีความเข้มต่ำอย่างรวดเร็ว
ดาวน์โหลดสำเนา PDF ทันที!
แอปพลิเคชัน
งานนี้แสดงให้เห็นว่า photoTransist ที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นอยู่กับ CNT ที่มีประตู hetero -functional ที่ได้รับการประกาศตัวเอง สถาปัตยกรรมช่วยให้การครอบคลุมช่องทางสมบูรณ์ช่วยปรับปรุงการควบคุมประตูและช่วยให้การดูดซับแสงที่มีประสิทธิภาพและการเสริมความแข็งแรงของสัญญาณ อุปกรณ์มีศักยภาพที่แข็งแกร่งในแอปพลิเคชันที่ต้องการการตรวจจับอินฟราเรดที่ละเอียดอ่อนเช่นการมองเห็นตอนกลางคืนการถ่ายภาพทางชีวภาพและมิวสิควิดีโอ
ที่สำคัญกระบวนการผลิตยังคงเข้ากันได้กับเทคนิคการผลิตที่ปรับขนาดได้ซึ่งทำให้เขาเป็นผู้สมัครที่ใช้งานได้จริงสำหรับเมทริกซ์เซ็นเซอร์ภาพในอนาคต การรวมกันของประสิทธิภาพความไวต่อการลดลงของแสงเป็นพิเศษและตำแหน่งที่ง่ายขึ้นในการประมวลผลโครงการนี้เป็นทิศทางที่มีแนวโน้มในการพัฒนา Optoelectronics ที่ใช้ CNT
การอ้างอิงของวารสาร
GE J. และใน– (2025) heterozencja photototransistors ของตัวเอง วัสดุอิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูง2400966 สอง: 10.1002/aelm.202400966