Diodo controlado por fotones: un dispositivo optoelectrónico con un nuevo comportamiento de procesamiento de señales

Un fotodetector es un tipo de dispositivo optoelectrónico que puede detectar señales ópticas y convertirlas en señales eléctricas. Estos dispositivos incluyen fotodiodos, fototransistores y fotoconductores.

Aunque hay muchos tipos de fotodetectores con diferentes mecanismos y estructuras, dependiendo de sus características de salida eléctrica antes y después de la iluminación, el comportamiento representativo se puede resumir en un número limitado: la corriente de salida de un fotodiodo cambia de rectificada a completamente encendida. estado después de la iluminación, mientras que la corriente de salida de un fotoconductor o un fototransistor cambia de un estado completamente apagado a un estado completamente encendido.

Desde la perspectiva del comportamiento de cambio de la señal, debe haber un nuevo dispositivo que cambie la corriente de salida de un estado totalmente apagado a un estado rectificado, y puede desempeñar un papel clave en los futuros sistemas optoelectrónicos, como la lógica óptica, la imagen de alta precisión y la información. Procesando. Por ejemplo, la rectificación controlada por la luz puede evitar el problema de diafonía de las matrices de fotodetectores sin usar selectores, lo que ayuda a mejorar aún más la integración de la matriz.

Recientemente, en un artículo publicado en Revista Nacional de CienciasDong-Ming Sun Group del Instituto de Investigación de Metales, Academia de Ciencias de China, propone un nuevo dispositivo llamado diodo controlado por fotones que puede cambiar la corriente de salida de un estado completamente apagado a un estado rectificado después de la iluminación, lo que lleva a un anti -matriz de fotomemoria de diafonía sin usar ningún selector.

Los científicos utilizaron un lateral n/n⁻ disulfuro de molibdeno (MoS₂) unión como canal, grafeno como electrodos de contacto y nitruro de boro hexagonal (h-BN) como material de capa fotoactivadora para fabricar el diodo controlado por fotones, que es esencialmente an/n⁻ MoS₂ unión insertada entre dos grafeno/MoS₂ Uniones Schottky en el cátodo y el ánodo.

Controladas por la luz, las uniones Schottky suprimen o permiten el comportamiento de rectificación del n/n⁻ unión, de modo que la corriente de salida del diodo controlado por fotones pueda cambiar de un estado completamente apagado a un estado rectificado. La relación de rectificación de luz a oscuridad puede ser tan alta como más de 10⁶. Como fotodetector, su capacidad de respuesta supera los 10⁵ A/W, mientras que al aumentar el grosor de la capa fotoactivadora, el comportamiento del dispositivo cambia a una fotomemoria multifuncional con la mayor capacidad de respuesta no volátil de 4,8×10⁷ A/W y el tiempo de retención más largo de 6,5 × 10⁶ s reportado hasta ahora.

Usando los diodos controlados por fotones como unidades de píxeles, se fabrica una matriz de fotomemoria de 3 × 3 sin usar ningún selector, que no muestra diafonía ni funciones de selectividad de densidad de potencia y longitud de onda. Este trabajo allana el camino para el desarrollo de futuros sistemas optoelectrónicos inteligentes, de baja potencia y alta integración.