Investigadores de Singapur y China han colaborado para desarrollar un fotodetector autoamplificado que se puede utilizar en una amplia gama de aplicaciones, como el análisis químico, comunicaciones, investigaciones astronómicas y mucho más.
Típicamente, Los fotodetectores requieren un voltaje externo para proporcionar la fuerza impulsora para separar y medir los electrones fotogenerados que comprenden la detección. Para eliminar esta necesidad, el equipo de investigación dirigido por Junling Wang y Le Wang en la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur desarrolló una novela, fotodetector sensible y estable basado en una unión semiconductora llamada GdNiO 3 / SrTiO dopado con Nb 3 (GNO / NSTO) p-n heterounión. Un campo eléctrico inherente en la interfaz GNO / NSTO proporciona la fuerza impulsora para una separación eficiente de los portadores fotogenerados, eliminando la necesidad de una fuente de alimentación externa.
Además de su función autoamplificada, Wang y su equipo informan que han ajustado las propiedades del material para lograr una amplia sensibilidad. Para estos compuestos, La mayor parte del trabajo de investigación hasta ahora se ha centrado en estudiar el origen de la transición metal-aislante, pero este equipo adoptó un enfoque diferente.
Las propiedades de los niquelatos de perovskita, la categoría de materiales de células solares en la que se encuentra esta estructura, son muy sensibles al contenido de oxígeno. Esta sensibilidad permite el ajuste fino de las estructuras electrónicas finales al variar el entorno de oxígeno durante la deposición de la película (construcción de la heterounión).
"Nuestro trabajo es novedoso y confirma que las películas de niquelatos tienen intervalos de banda sintonizables con el cambio de la concentración de oxígeno vacante, lo que los hace ideales como materiales absorbentes de luz en dispositivos optoelectrónicos, "dijo Wang." Usando el fotodetector autoamplificado que diseñamos, estudiamos su respuesta fotográfica utilizando fuentes de luz con diferentes longitudes de onda, con una fotorrespuesta significativa que aparece cuando la longitud de onda de la luz disminuye a 650 nanómetros ", dijo Wang.
Un desafío significativo en el desarrollo de este fotodetector fue determinar la estructura de banda correcta, o estructura de energía disponible para los electrones, de las películas de GNO de 10 nanómetros de espesor.
"Para obtener las estructuras de la banda, utilizamos tanto medidas de elipsometría espectroscópica como medidas de espectroscopia de fotoelectrones ultravioleta (UPS), "dijo Wang. Usando los valores deducidos para la banda prohibida óptica de estas mediciones, junto con los límites y valores conocidos de las películas GNO, podrían trazar los niveles de energía y las funciones de trabajo de los diversos componentes de los dispositivos.
El equipo espera explorar más materiales con características similares. "Una de las características notables de los niquelatos [...] es la dependencia de sus propiedades físicas del elemento de tierras raras elegido, "dijo Wang." Hasta ahora, solo hemos estudiado la película GdNiO3, pero además de eso también podemos investigar otras "R" -NiO 3 películas donde "R" puede ser Nd (neodimio), Sm (animonía), Er (erbio) y Lu (lutecio) y estudiar sus posibles aplicaciones en el fotodetector ".
El equipo también planea mejorar el rendimiento del fotodetector agregando un aislante SrTiO 3 (STO) capa intercalada entre el GdNiO 3 película y sustrato NSTO.
Este novedoso trabajo tiene un gran potencial para aplicaciones que utilizan dispositivos optoelectrónicos. "Creemos que este trabajo estimulará más estudios y ampliará las aplicaciones potenciales de los sistemas basados en niquelatos, "dijo Wang.
