Investigadores en Singapur y China han colaborado para desarrollar un fotodetector autoalimentado que se puede utilizar en una amplia gama de aplicaciones, como análisis químicos, comunicaciones, investigaciones astronómicas y mucho más.
Normalmente, 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 unFotodetector novedoso, sensible y estable basado en una unión semiconductora llamada heterodunción pn SrTiO3 GNO / NSTO dopada con GdNiO3 / Nb. Un campo eléctrico inherente en la interfaz GNO / NSTO proporciona la fuerza impulsora para la separación eficiente de los portadores fotogenerados,eliminando la necesidad de una fuente de energía externa.
Además de su función autoalimentada, Wang y su equipo informan que ajustan las propiedades del material para lograr una sensibilidad amplia. Para estos compuestos, la mayoría del trabajo de investigación hasta ahora se ha centrado en estudiar el origen de la transición del aislante de metal, pero este equipo tomóun enfoque diferente.
Las propiedades de los nickelatos de perovskita, la categoría de materiales de células solares en las 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 nicquelatos tienen espacios de banda sintonizables con el cambio de la concentración de vacantes de oxígeno, lo que las hace ideales como materiales absorbentes de luz en dispositivos optoelectrónicos", dijo Wang. "Usando el fotodetector autoalimentado que diseñamos,estudiamos su capacidad de respuesta fotográfica utilizando fuentes de luz con diferentes longitudes de onda, apareciendo una respuesta fotográfica significativa cuando la longitud de onda de la luz disminuye a 650 nanómetros ", dijo Wang.
Un desafío importante en el desarrollo de este fotodetector fue determinar la estructura de banda correcta, o la estructura de energía disponible para los electrones, de las películas de GNO de 10 nanómetros de espesor.
"Para obtener las estructuras de banda, utilizamos mediciones de elipsometría espectroscópica y mediciones de espectroscopía de fotoelectrones ultravioleta UPS", dijo Wang. Usando los valores deducidos para el intervalo de banda óptico de estas mediciones, junto con los límites y valores conocidos para las películas de GNO,podrían trazar los niveles de energía y las funciones de trabajo de los diversos componentes en los dispositivos.
El equipo espera explorar más materiales con características similares. "Una de las características notables de los nicquelatos [...] es la dependencia de sus propiedades físicas del elemento de tierra rara elegido", dijo Wang. "Hasta ahora, tenemossolo estudié la película GdNiO3, pero además de eso también podemos investigar otras películas "R" -NiO3 donde "R" puede ser Nd neodimio, Sm animonía, Er erbio y Lu lutecio y estudiar sus posibles aplicaciones enel fotodetector "
El equipo también planea mejorar el rendimiento del fotodetector agregando una capa aislante SrTiO3 STO intercalada entre la película GdNiO3 y el 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 sistemas basados en nicquelatos", dijo Wang.
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Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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