Déthoiseach dépholachbrathadóir fótachóime sneachta
An brathadóir fótachódair déthoiseach maolán sneachta dépholach (Brathadóir fótachódóra APD) baintear amach braiteadh torainn thar a bheith íseal agus íogaireachta ard
Tá ionchais thábhachtacha maidir le húsáid i mbraith ard-íogaireachta cúpla fótón nó fiú fótón aonair i réimsí ar nós íomháú solais lag, braiteadh cianda agus teileamaitríocht, agus cumarsáid chandamach. Ina measc, tá an brathadóir fótachúlach maidhme sneachta (APD) ina threo tábhachtach i réimse na taighde ar fheistí optoelectronic mar gheall ar a thréithe méid beag, ardéifeachtúlachta agus comhtháthú éasca. Is táscaire tábhachtach de bhrathadóir fótachúlach APD é an cóimheas comhartha-le-torann (SNR), a éilíonn gnóthachan ard agus sruth dorcha íseal. Taispeánann an taighde ar heitreachomhairc van der Waals d'ábhair dhéthoiseacha (2T) ionchais leathana i bhforbairt APDanna ardfheidhmíochta. Roghnaigh taighdeoirí ón tSín ábhar leathsheoltóra déthoiseach dépholach WSe₂ mar an t-ábhar fótachúlach agus brathadóir fótachúlach APD ullmhaithe go cúramach le struchtúr Pt/WSe₂/Ni a bhfuil an fheidhm oibre meaitseála is fearr aige, chun an fhadhb torainn ghnóthachain dhúchasach de bhrathadóir fótachúlach APD traidisiúnta a réiteach.
Mhol an fhoireann taighde brathadóir fótachódair maidhme sneachta bunaithe ar an struchtúr Pt/WSe₂/Ni, rud a d’éirigh leis comharthaí solais thar a bheith laga a bhrath go han-íogair ag leibhéal fW ag teocht an tseomra. Roghnaigh siad an t-ábhar leathsheoltóra dháthoiseach WSe₂, a bhfuil airíonna leictreacha den scoth aige, agus chomhcheangail siad ábhair leictreoid Pt agus Ni chun cineál nua brathadóra fótachódair maidhme sneachta a fhorbairt go rathúil. Trí mheaitseáil feidhme oibre idir Pt, WSe₂ agus Ni a bharrfheabhsú go beacht, dearadh meicníocht iompair ar féidir léi iompróirí dorcha a bhac go héifeachtach agus ligean d’iompróirí fótachódair dul tríd go roghnach. Laghdaíonn an mheicníocht seo go suntasach an torann iomarcach de bharr ianúcháin tionchair iompróra, rud a chuireann ar chumas an bhrathadóra fótachódair braite comhartha optúla an-íogair a bhaint amach ag leibhéal torainn thar a bheith íseal.
Ansin, chun an mheicníocht atá taobh thiar den éifeacht maidhme sneachta a spreagtar ag an réimse leictreach lag a shoiléiriú, rinne na taighdeoirí meastóireacht ar dtús ar chomhoiriúnacht fheidhmeanna oibre dúchasacha miotail éagsúla le WSe₂. Rinneadh sraith gléasanna miotail-leathsheoltóra-miotail (MSM) le leictreoidí miotail éagsúla agus rinneadh tástálacha ábhartha orthu. Ina theannta sin, trí scaipeadh iompróra a laghdú sula dtosaíonn an maidhme sneachta, is féidir randamacht ianúcháin tionchair a mhaolú, rud a laghdaíonn torann. Dá bhrí sin, rinneadh tástálacha ábhartha. Chun barr feabhais APD Pt/WSe₂/Ni a léiriú tuilleadh i dtéarmaí tréithe freagartha ama, rinne na taighdeoirí meastóireacht bhreise ar bhandaleithead -3 dB na feiste faoi luachanna gnóthachain fhótaileictreacha éagsúla.
Léiríonn na torthaí turgnamhacha go léiríonn an brathadóir Pt/WSe₂/Ni cumhacht choibhéiseach torainn (NEP) thar a bheith íseal ag teocht an tseomra, nach bhfuil ach 8.07 fW/√Hz. Ciallaíonn sé seo gur féidir leis an brathadóir comharthaí optúla thar a bheith laga a aithint. Ina theannta sin, is féidir leis an bhfeiste seo oibriú go cobhsaí ag minicíocht mhodhnúcháin 20 kHz le gnóthachan ard de 5 × 10⁵, rud a réitíonn go rathúil an bac teicniúil a bhaineann le brathadóirí fótavoltacha traidisiúnta a bhfuil sé deacair cothromaíocht a bhaint amach idir gnóthachan ard agus bandaleithead. Meastar go dtabharfaidh an ghné seo buntáistí suntasacha dó in iarratais a bhfuil gnóthachan ard agus torann íseal ag teastáil uathu.
Léiríonn an taighde seo an ról ríthábhachtach atá ag innealtóireacht ábhar agus uasmhéadú comhéadain i bhfeabhsú feidhmíochtabrathadóirí grianghrafTrí dhearadh cliste leictreoidí agus ábhar dhéthoiseach, baineadh amach éifeacht sciathaithe iompróirí dorcha, rud a laghdaíonn cur isteach torainn go suntasach agus a fheabhsaíonn éifeachtúlacht braite tuilleadh.
Ní hamháin go léirítear feidhmíocht an bhraiteora seo sna tréithe fótaileictreacha, ach tá ionchais leathana úsáide aige freisin. Leis an mblocáil éifeachtach ar shruth dorcha ag teocht an tseomra agus ionsú éifeachtach iompróirí fótaileictreach, tá an brathadóir seo oiriúnach go háirithe chun comharthaí solais laga a bhrath i réimsí ar nós monatóireacht chomhshaoil, breathnóireacht réalteolaíoch, agus cumarsáid optúil. Ní hamháin go soláthraíonn an éacht taighde seo smaointe nua maidir le forbairt brathadóirí fótaileictreach ábhair ísealtoiseacha, ach cuireann sé tagairtí nua ar fáil freisin do thaighde agus forbairt feistí optúla ardfheidhmíochta agus ísealchumhachta amach anseo.
Am an phoist: 18 Meitheamh 2025