ଦ୍ୱିପାକ୍ଷିକ ଦୁଇ-ପରିମାଣହିମସ୍ଖଳନ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର
ଦ୍ୱିପାକ୍ଷିକ ଦୁଇ-ପରିମାଣିଆ ହିମସ୍ଖଳନ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର (APD ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର) ଅତି-କମ୍ ଶବ୍ଦ ଏବଂ ଉଚ୍ଚ ସମ୍ବେଦନଶୀଳତା ଚିହ୍ନଟ ହାସଲ କରେ
ଅଳ୍ପ କିଛି ଫୋଟନ୍ କିମ୍ବା ଏକକ ଫୋଟନ୍ର ଉଚ୍ଚ-ସମ୍ବେଦନଶୀଳତା ଚିହ୍ନଟ ଦୁର୍ବଳ ଆଲୋକ ଇମେଜିଂ, ରିମୋଟ୍ ସେନ୍ସିଂ ଏବଂ ଟେଲିମେଟ୍ରି, ଏବଂ କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ଯୋଗାଯୋଗ ଭଳି କ୍ଷେତ୍ରରେ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ପ୍ରୟୋଗ ସମ୍ଭାବନା ରହିଛି। ସେମାନଙ୍କ ମଧ୍ୟରୁ, ଆଭଲାନସ୍ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର (APD) ଏହାର ଛୋଟ ଆକାର, ଉଚ୍ଚ ଦକ୍ଷତା ଏବଂ ସହଜ ସମନ୍ୱୟ ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟ ଯୋଗୁଁ ଅପ୍ଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଡିଭାଇସ୍ ଗବେଷଣା କ୍ଷେତ୍ରରେ ଏକ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ଦିଗ ପାଲଟିଛି। ସିଗନାଲ-ଟୁ-ନୋଇଜ୍ ଅନୁପାତ (SNR) APD ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟରର ଏକ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ସୂଚକ, ଯାହାକୁ ଉଚ୍ଚ ଲାଭ ଏବଂ କମ୍ ଅନ୍ଧାର କରେଣ୍ଟ ଆବଶ୍ୟକ। ଦୁଇ-ପରିମାଣ (2D) ସାମଗ୍ରୀର ଭାନ୍ ଡେର ୱାଲ୍ସ ହେଟେରୋଜଙ୍କସନ୍ ଉପରେ ଗବେଷଣା ଉଚ୍ଚ-କର୍ମକ୍ଷମ APDs ବିକାଶରେ ବ୍ୟାପକ ସମ୍ଭାବନା ଦେଖାଏ। ଚୀନ୍ର ଗବେଷକମାନେ ପାରମ୍ପରିକ APD ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟରର ଅନ୍ତର୍ନିହିତ ଲାଭ ଶବ୍ଦ ସମସ୍ୟାର ସମାଧାନ ପାଇଁ ବାଇପୋଲାର ଦୁଇ-ପରିମାଣ ଅର୍ଦ୍ଧପରିମାଣୀୟ ସାମଗ୍ରୀ WSe₂କୁ ଫଟୋସେନ୍ସିଟିଭ୍ ସାମଗ୍ରୀ ଭାବରେ ଚୟନ କରିଛନ୍ତି ଏବଂ ସର୍ବୋତ୍ତମ ମେଳ ଖାଉଥିବା କାର୍ଯ୍ୟ କାର୍ଯ୍ୟ ସହିତ Pt/WSe₂/Ni ଗଠନ ସହିତ ସତର୍କତାର ସହିତ ପ୍ରସ୍ତୁତ APD ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟରକୁ ଚୟନ କରିଛନ୍ତି।
ଗବେଷଣା ଦଳ Pt/WSe₂/Ni ଗଠନ ଉପରେ ଆଧାରିତ ଏକ ହିମସ୍ଲାଭନ୍ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର ପ୍ରସ୍ତାବ ଦେଇଥିଲେ, ଯାହା କୋଠରୀ ତାପମାତ୍ରାରେ fW ସ୍ତରରେ ଅତ୍ୟନ୍ତ ଦୁର୍ବଳ ଆଲୋକ ସଙ୍କେତଗୁଡ଼ିକର ଅତ୍ୟନ୍ତ ସମ୍ବେଦନଶୀଳ ଚିହ୍ନଟ ହାସଲ କରିଥିଲା। ସେମାନେ ଦୁଇ-ପରିମାଣୀୟ ଅର୍ଦ୍ଧପରିମାଣୀୟ ସାମଗ୍ରୀ WSe₂ ଚୟନ କରିଥିଲେ, ଯାହା ଉତ୍କୃଷ୍ଟ ବୈଦ୍ୟୁତିକ ଗୁଣଧର୍ମ ବିଶିଷ୍ଟ ଥିଲା, ଏବଂ ଏକ ନୂତନ ପ୍ରକାରର ହିମସ୍ଲାଭନ୍ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟରକୁ ସଫଳତାର ସହ ବିକଶିତ କରିବା ପାଇଁ Pt ଏବଂ Ni ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଡ୍ ସାମଗ୍ରୀକୁ ମିଶ୍ରଣ କରିଥିଲେ। Pt, WSe₂ ଏବଂ Ni ମଧ୍ୟରେ ମେଳ ଖାଉଥିବା କାର୍ଯ୍ୟ କାର୍ଯ୍ୟକୁ ସଠିକ୍ ଭାବରେ ଅପ୍ଟିମାଇଜ୍ କରି, ଏକ ପରିବହନ ପଦ୍ଧତି ଡିଜାଇନ୍ କରାଯାଇଥିଲା ଯାହା ପ୍ରଭାବଶାଳୀ ଭାବରେ ଅନ୍ଧକାର ବାହକଗୁଡ଼ିକୁ ଅବରୋଧ କରିପାରିବ ଏବଂ ଚୟନିତ ଭାବରେ ଫଟୋଜେନେରେଟେଡ୍ ବାହକମାନଙ୍କୁ ମଧ୍ୟ ଦେଇ ଯିବାକୁ ଅନୁମତି ଦେବ। ଏହି ପଦ୍ଧତି କ୍ୟାରିଅର ପ୍ରଭାବ ଆୟନାଇଜେସନ୍ ଦ୍ୱାରା ହେଉଥିବା ଅତ୍ୟଧିକ ଶବ୍ଦକୁ ଯଥେଷ୍ଟ ହ୍ରାସ କରିଥାଏ, ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟରକୁ ଅତ୍ୟନ୍ତ କମ୍ ଶବ୍ଦ ସ୍ତରରେ ଅତ୍ୟନ୍ତ ସମ୍ବେଦନଶୀଳ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ସିଗନାଲ ଚିହ୍ନଟ ହାସଲ କରିବାକୁ ସକ୍ଷମ କରିଥାଏ।
ତା'ପରେ, ଦୁର୍ବଳ ବୈଦ୍ୟୁତିକ କ୍ଷେତ୍ର ଦ୍ୱାରା ପ୍ରେରିତ ହିମସ୍ଖଳନ ପ୍ରଭାବ ପଛରେ ଥିବା ଯନ୍ତ୍ରପାତିକୁ ସ୍ପଷ୍ଟ କରିବା ପାଇଁ, ଗବେଷକମାନେ ପ୍ରାରମ୍ଭିକ ଭାବରେ WSe₂ ସହିତ ବିଭିନ୍ନ ଧାତୁର ଅନ୍ତର୍ନିହିତ କାର୍ଯ୍ୟ କାର୍ଯ୍ୟର ସୁସଙ୍ଗତତା ମୂଲ୍ୟାଙ୍କନ କରିଥିଲେ। ବିଭିନ୍ନ ଧାତୁ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଡ୍ ସହିତ ଧାତୁ-ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀ-ଧାତୁ (MSM) ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକର ଏକ ଶୃଙ୍ଖଳା ତିଆରି କରାଯାଇଥିଲା ଏବଂ ସେଗୁଡ଼ିକ ଉପରେ ପ୍ରାସଙ୍ଗିକ ପରୀକ୍ଷା କରାଯାଇଥିଲା। ଏହା ସହିତ, ହିମସ୍ଖଳନ ଆରମ୍ଭ ହେବା ପୂର୍ବରୁ ବାହକ ବିଚ୍ଛିନ୍ନତାକୁ ହ୍ରାସ କରି, ପ୍ରଭାବ ଆୟନାଇଜେସନର ଅନିୟମିତତାକୁ ହ୍ରାସ କରାଯାଇପାରିବ, ଯାହାଦ୍ୱାରା ଶବ୍ଦ ହ୍ରାସ ପାଇବ। ତେଣୁ, ପ୍ରାସଙ୍ଗିକ ପରୀକ୍ଷା କରାଯାଇଥିଲା। ସମୟ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟ ଦୃଷ୍ଟିରୁ Pt/WSe₂/Ni APD ର ଶ୍ରେଷ୍ଠତାକୁ ଆହୁରି ପ୍ରଦର୍ଶନ କରିବା ପାଇଁ, ଗବେଷକମାନେ ବିଭିନ୍ନ ଫଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରିକ୍ ଲାଭ ମୂଲ୍ୟ ଅଧୀନରେ ଡିଭାଇସର -3 dB ବ୍ୟାଣ୍ଡୱିଡଥ୍ ମୂଲ୍ୟାଙ୍କନ କରିଥିଲେ।
ପରୀକ୍ଷଣ ଫଳାଫଳ ଦର୍ଶାଉଛି ଯେ Pt/WSe₂/Ni ଡିଟେକ୍ଟର କୋଠରୀ ତାପମାତ୍ରାରେ ଏକ ଅତ୍ୟନ୍ତ କମ୍ ଶବ୍ଦ ସମକକ୍ଷ ଶକ୍ତି (NEP) ପ୍ରଦର୍ଶନ କରେ, ଯାହା କେବଳ 8.07 fW/√Hz। ଏହାର ଅର୍ଥ ହେଉଛି ଡିଟେକ୍ଟର ଅତ୍ୟନ୍ତ ଦୁର୍ବଳ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ସିଗନାଲଗୁଡ଼ିକୁ ଚିହ୍ନଟ କରିପାରିବ। ଏହା ସହିତ, ଏହି ଡିଭାଇସ୍ 5×10⁵ ର ଉଚ୍ଚ ଲାଭ ସହିତ 20 kHz ର ମଡ୍ୟୁଲେସନ୍ ଫ୍ରିକ୍ୱେନ୍ସିରେ ସ୍ଥିର ଭାବରେ କାର୍ଯ୍ୟ କରିପାରିବ, ପାରମ୍ପରିକ ଫଟୋଭୋଲ୍ଟିକ୍ ଡିଟେକ୍ଟରଗୁଡ଼ିକର ବୈଷୟିକ ବାଧାକୁ ସଫଳତାର ସହିତ ସମାଧାନ କରିପାରିବ ଯାହା ଉଚ୍ଚ ଲାଭ ଏବଂ ବ୍ୟାଣ୍ଡୱିଡଥ୍ ସନ୍ତୁଳନ କରିବା କଷ୍ଟକର। ଏହି ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟ ଏହାକୁ ଉଚ୍ଚ ଲାଭ ଏବଂ କମ ଶବ୍ଦ ଆବଶ୍ୟକ କରୁଥିବା ପ୍ରୟୋଗଗୁଡ଼ିକରେ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ସୁବିଧା ପ୍ରଦାନ କରିବ ବୋଲି ଆଶା କରାଯାଉଛି।
ଏହି ଗବେଷଣା କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ବୃଦ୍ଧି କରିବାରେ ସାମଗ୍ରୀ ଇଞ୍ଜିନିୟରିଂ ଏବଂ ଇଣ୍ଟରଫେସ୍ ଅପ୍ଟିମାଇଜେସନର ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ଭୂମିକା ପ୍ରଦର୍ଶନ କରେଫୋଟୋଡେଟେକ୍ଟର୍ |। ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଡ୍ ଏବଂ ଦୁଇ-ପରିମାଣୀୟ ସାମଗ୍ରୀର ଚତୁର ଡିଜାଇନ୍ ମାଧ୍ୟମରେ, ଅନ୍ଧକାର ବାହକମାନଙ୍କର ଏକ ସୁରକ୍ଷା ପ୍ରଭାବ ହାସଲ କରାଯାଇଛି, ଯାହା ଶବ୍ଦ ହସ୍ତକ୍ଷେପକୁ ଉଲ୍ଲେଖନୀୟ ଭାବରେ ହ୍ରାସ କରିଛି ଏବଂ ଚିହ୍ନଟ ଦକ୍ଷତାକୁ ଆହୁରି ଉନ୍ନତ କରିଛି।
ଏହି ଡିଟେକ୍ଟରର କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା କେବଳ ଫଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରିକ୍ ଗୁଣଗୁଡ଼ିକରେ ପ୍ରତିଫଳିତ ହୁଏ ନାହିଁ, ବରଂ ଏହାର ବ୍ୟାପକ ପ୍ରୟୋଗ ସମ୍ଭାବନା ମଧ୍ୟ ରହିଛି। କୋଠରୀ ତାପମାତ୍ରାରେ ଗାଢ଼ କରେଣ୍ଟର ପ୍ରଭାବଶାଳୀ ଅବରୋଧ ଏବଂ ଫଟୋଜେନେରେଟେଡ୍ ବାହକମାନଙ୍କର ଦକ୍ଷ ଅବଶୋଷଣ ସହିତ, ଏହି ଡିଟେକ୍ଟର ପରିବେଶଗତ ପର୍ଯ୍ୟବେକ୍ଷଣ, ଜ୍ୟୋତିର୍ବିଜ୍ଞାନ ପର୍ଯ୍ୟବେକ୍ଷଣ ଏବଂ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଯୋଗାଯୋଗ ଭଳି କ୍ଷେତ୍ରରେ ଦୁର୍ବଳ ଆଲୋକ ସଙ୍କେତଗୁଡ଼ିକୁ ଚିହ୍ନଟ କରିବା ପାଇଁ ବିଶେଷ ଭାବରେ ଉପଯୁକ୍ତ। ଏହି ଗବେଷଣା ସଫଳତା କେବଳ ନିମ୍ନ-ପରିମାଣୀୟ ସାମଗ୍ରୀ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟରଗୁଡ଼ିକର ବିକାଶ ପାଇଁ ନୂତନ ଧାରଣା ପ୍ରଦାନ କରେ ନାହିଁ, ବରଂ ଉଚ୍ଚ-କର୍ମଦକ୍ଷତା ଏବଂ ନିମ୍ନ-ଶକ୍ତି ଅପ୍ଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକର ଭବିଷ୍ୟତ ଗବେଷଣା ଏବଂ ବିକାଶ ପାଇଁ ନୂତନ ସନ୍ଦର୍ଭ ମଧ୍ୟ ପ୍ରଦାନ କରେ।
ପୋଷ୍ଟ ସମୟ: ଜୁନ୍-୧୮-୨୦୨୫