Díodo controlado por fóton:um dispositivo optoeletrônico com um novo comportamento de processamento de sinal
uma. Esquema de um diodo controlado por fótons fabricado pelo sanduíche de uma camada h-BN entre um n/n
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MoS2 junção e um SiO2 /p
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-Si back-gate, usando grafeno inferior/superior como cátodo/ânodo e um h-BN superior como máscara de proteção. b. Fotografia óptica da matriz fabricada usando diodo controlado por fótons como unidade. (barra de escala:10 μm). Crédito:Science China Press
Um fotodetector é um tipo de dispositivo optoeletrônico que pode detectar sinais ópticos e convertê-los em sinais elétricos. Esses dispositivos incluem fotodiodos, fototransistores e fotocondutores.
Embora existam muitos tipos de fotodetectores com diferentes mecanismos e estruturas, dependendo de suas características de saída elétrica antes e depois da iluminação, o comportamento representativo pode ser resumido em um número limitado:a corrente de saída de um fotodiodo muda de retificada para totalmente ligada. estado após a iluminação, enquanto a corrente de saída de um fotocondutor ou um fototransistor muda de um estado totalmente desligado para um estado totalmente ligado.
Do ponto de vista do comportamento da mudança do sinal, deve haver um novo dispositivo que altere a corrente de saída do estado totalmente desligado para o estado retificado, e pode desempenhar um papel fundamental em futuros sistemas optoeletrônicos, como lógica óptica, imagens de alta precisão e informações em processamento. Por exemplo, a retificação controlada pela luz pode evitar o problema de diafonia de matrizes de fotodetectores sem o uso de seletores, ajudando assim a melhorar ainda mais a integração da matriz.
Recentemente, em um artigo publicado na
National Science Review , Dong-Ming Sun Group do Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences propõe um novo dispositivo chamado diodo controlado por fótons que pode alterar a corrente de saída de um estado totalmente desligado para um estado retificado após a iluminação, levando a um -matriz de fotomemória cruzada sem usar nenhum seletor.
Os cientistas usaram um n/n lateral
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dissulfeto de molibdênio (MoS
2 ) como um canal, grafeno como eletrodos de contato e nitreto de boro hexagonal (h-BN) como um material de camada de photogating para fabricar o diodo controlado por fóton, que é essencialmente um n/n
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MoS
2 junção inserida entre dois grafeno/MoS
2 Junções Schottky no cátodo e no ânodo.
Controladas pela luz, as junções Schottky suprimem ou permitem o comportamento de retificação do n/n
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junção, de modo que a corrente de saída do diodo controlado por fótons possa mudar do estado totalmente desligado para o estado retificado. A taxa de retificação claro-escuro pode chegar a mais de 10
6
. Como fotodetector, sua responsividade excede 10
5
A/W, ao aumentar a espessura da camada de fotogaveta, o comportamento do dispositivo muda para uma fotomemória multifuncional com a maior responsividade não volátil de 4,8×10
7
A/W e o maior tempo de retenção de 6,5 × 10
6
s relatados até agora.
Usando os diodos controlados por fótons como unidades de pixel, uma matriz de fotomemória 3 × 3 é fabricada sem o uso de seletores, não apresentando diafonia, bem como funções de seletividade de comprimento de onda e densidade de potência. Este trabalho abre caminho para o desenvolvimento de futuros sistemas optoeletrônicos inteligentes, de alta integração e baixo consumo de energia.
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