உயர் செயல்திறன் கொண்ட தானாக இயங்கும் அகச்சிவப்பு ஒளி உணரி

உயர் செயல்திறன் கொண்ட சுய உந்துதல்அகச்சிவப்பு ஒளி உணரி

அகச்சிவப்புஒளி உணரிவலுவான குறுக்கீடு எதிர்ப்புத் திறன், வலுவான இலக்கு கண்டறியும் திறன், அனைத்து காலநிலைகளிலும் இயங்கும் திறன் மற்றும் சிறந்த மறைவுத்தன்மை ஆகிய பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. மருத்துவம், இராணுவம், விண்வெளித் தொழில்நுட்பம் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் பொறியியல் போன்ற துறைகளில் இது பெருகிய முறையில் முக்கியப் பங்காற்றி வருகிறது. அவற்றுள், தானாக இயங்கும்...ஒளிமின்னியல் கண்டறிதல்வெளிப்புற கூடுதல் மின்சாரம் இல்லாமல் தன்னிச்சையாக இயங்கக்கூடிய சிப், அதன் தனித்துவமான செயல்திறன் (ஆற்றல் சார்பின்மை, அதிக உணர்திறன் மற்றும் நிலைத்தன்மை போன்றவை) காரணமாக அகச்சிவப்பு கண்டறிதல் துறையில் பரந்த கவனத்தை ஈர்த்துள்ளது. இதற்கு மாறாக, சிலிக்கான் அடிப்படையிலான அல்லது குறுகிய பட்டை இடைவெளி குறைக்கடத்தி அடிப்படையிலான அகச்சிவப்பு சிப்கள் போன்ற பாரம்பரிய ஒளிமின்னியல் கண்டறிதல் சிப்களுக்கு, ஒளிமின்னோட்டங்களை உருவாக்க ஒளி உருவாக்கப்பட்ட கேரியர்களின் பிரிவை இயக்க கூடுதல் சார்பு மின்னழுத்தங்கள் தேவைப்படுவது மட்டுமல்லாமல், வெப்ப இரைச்சலைக் குறைக்கவும் மற்றும் பதிலளிக்கும் திறனை மேம்படுத்தவும் கூடுதல் குளிரூட்டும் அமைப்புகளும் தேவைப்படுகின்றன. எனவே, குறைந்த மின் நுகர்வு, சிறிய அளவு, குறைந்த விலை மற்றும் உயர் செயல்திறன் போன்ற எதிர்காலத்தில் வரவிருக்கும் அடுத்த தலைமுறை அகச்சிவப்பு கண்டறிதல் சிப்களின் புதிய கருத்துக்கள் மற்றும் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்வது கடினமாகிவிட்டது.

சமீபத்தில், சீனா மற்றும் ஸ்வீடன் ஆராய்ச்சிக் குழுக்கள், கிராஃபீன் நானோரிப்பன் (GNR) படலங்கள்/அலுமினா/ஒற்றைப் படிக சிலிக்கான் ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் ஒரு புதுமையான பின் ஹெட்டரோஜங்ஷன் சுய-இயக்க குறுகிய அலை அகச்சிவப்பு (SWIR) ஒளிமின்னியல் கண்டறிதல் சிப்பை முன்மொழிந்துள்ளன. பல்லின இடைமுகத்தால் தூண்டப்பட்ட ஒளியியல் கேட்டிங் விளைவு மற்றும் உள்ளமைக்கப்பட்ட மின்புலம் ஆகியவற்றின் ஒருங்கிணைந்த விளைவின் கீழ், இந்த சிப் பூஜ்ஜிய சார்பு மின்னழுத்தத்தில் மிக உயர்ந்த துலங்கல் மற்றும் கண்டறிதல் செயல்திறனை வெளிப்படுத்தியது. இந்த ஒளிமின்னியல் கண்டறிதல் சிப், சுய-இயக்கப் பயன்முறையில் 75.3 A/W என்ற மிக உயர்ந்த துலங்கல் வீதத்தையும், 7.5 × 10¹⁴ ஜோன்ஸ் கண்டறிதல் வீதத்தையும், மற்றும் 104%-க்கு நெருக்கமான வெளிப்புற குவாண்டம் செயல்திறனையும் கொண்டுள்ளது. இது, அதே வகை சிலிக்கான் அடிப்படையிலான சிப்களின் கண்டறிதல் செயல்திறனை சாதனை அளவாக 7 வரிசைப் பெருமங்கள் அளவுக்கு மேம்படுத்துகிறது. மேலும், வழக்கமான இயக்கப் பயன்முறையின் கீழ், சிப்பின் துலங்கல் வீதம், கண்டறிதல் வீதம், மற்றும் வெளிப்புற குவாண்டம் செயல்திறன் ஆகியவை முறையே 843 A/W, 10¹⁵ ஜோன்ஸ், மற்றும் 105% என மிக அதிகமாக உள்ளன. இவை அனைத்தும் தற்போதைய ஆராய்ச்சியில் பதிவாகியுள்ள மிக உயர்ந்த மதிப்புகளாகும். இதற்கிடையில், இந்த ஆராய்ச்சி, ஒளித் தொடர்பு மற்றும் அகச்சிவப்புப் படமாக்கல் ஆகிய துறைகளில் ஒளிமின்னியல் கண்டறிதல் சில்லின் நிஜ உலகப் பயன்பாட்டை நிரூபித்து, அதன் மகத்தான பயன்பாட்டுத் திறனை எடுத்துக்காட்டியுள்ளது.

கிராஃபீன் நானோரிப்பன்கள் /Al₂O₃/ ஒற்றைப் படிக சிலிக்கானை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒளி உணரியின் ஒளிமின் செயல்திறனை முறையாக ஆய்வு செய்வதற்காக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் அதன் நிலையான (மின்னோட்டம்-மின்னழுத்த வளைவு) மற்றும் இயக்கப் பண்புத் துலங்கல்களை (மின்னோட்டம்-நேர வளைவு) சோதித்தனர். வெவ்வேறு சார்பு மின்னழுத்தங்களின் கீழ் கிராஃபீன் நானோரிப்பன் /Al₂O₃/ ஒற்றைப் படிக சிலிக்கான் பல்லினக் கட்டமைப்பு ஒளி உணரியின் ஒளியியல் துலங்கல் பண்புகளை முறையாக மதிப்பிடுவதற்காக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் 8.15 μW/cm² ஒளியியல் ஆற்றல் அடர்த்தியுடன், 0 V, -1 V, -3 V மற்றும் -5 V சார்புகளில் சாதனத்தின் இயக்க மின்னோட்டத் துலங்கலை அளந்தனர். எதிர்ச் சார்புடன் ஒளிமின்னோட்டம் அதிகரிக்கிறது மற்றும் அனைத்து சார்பு மின்னழுத்தங்களிலும் ஒரு வேகமான துலங்கல் வேகத்தைக் காட்டுகிறது.

இறுதியாக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒரு பிம்பமாக்கல் அமைப்பை உருவாக்கி, குறுகிய அலை அகச்சிவப்புக் கதிர்களைத் தன் ஆற்றலால் பிம்பமாக்குவதில் வெற்றிகரமாகச் சாதித்தனர். இந்த அமைப்பு பூஜ்ஜிய சார்பு நிலையில் இயங்குகிறது மற்றும் இதற்குச் சிறிதும் ஆற்றல் நுகர்வு இல்லை. ஒளி உணரியின் பிம்பமாக்கல் திறன், “T” என்ற எழுத்து வடிவத்தைக் கொண்ட ஒரு கருப்பு முகமூடியைப் பயன்படுத்தி மதிப்பிடப்பட்டது (படம் 1-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி).

முடிவாக, இந்த ஆராய்ச்சி கிராஃபீன் நானோ ரிப்பன்களை அடிப்படையாகக் கொண்ட சுய-ஆற்றல் ஒளி உணரிகளை வெற்றிகரமாக உருவாக்கி, சாதனை அளவிலான உயர் பதிலளிப்பு விகிதத்தை அடைந்தது. அதே நேரத்தில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் இதன் ஒளியியல் தொடர்பு மற்றும் படமெடுக்கும் திறன்களை வெற்றிகரமாக நிரூபித்தனர்.அதிக உணர்திறன் கொண்ட ஒளி உணரிஇந்த ஆராய்ச்சிச் சாதனை, கிராஃபீன் நானோ ரிப்பன்கள் மற்றும் சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஒளியியல் மின்னணு சாதனங்களின் உருவாக்கத்திற்கு ஒரு நடைமுறை அணுகுமுறையை வழங்குவதோடு மட்டுமல்லாமல், சுய ஆற்றல் கொண்ட குறுகிய அலை அகச்சிவப்பு ஒளி உணரிகளாக அவற்றின் சிறந்த செயல்திறனையும் நிரூபிக்கிறது.