كاشف الضوء المرئي عالي الأداء العتمد على بلورة TlInSSe للأجهزة الإلكترونية البصرية
Title High performance visible light photodetector based on TlInSSe single crystal for optoelectronic devices
الباحث الرئيس عبدالله رجاءالله دليم المحمدي
الباحثون المشاركون
التخصص: الفيزياء
التخصص الدقيق: فيزياء تطبيقية
المستخلص: تستخدم البلورة المفردة TlInSSe في أجهزة الكشف الضوئي المرئية عالية الأداء نظرًا لحساسيتها العالية للضوء وخصائصها الضوئية الممتازة في النطاق المرئي . في هذا التقرير ، تم التحقق الكهربي البصري المفصل لكريستال TlInSSe المفرد المتولدة عبر تقنية Bridgman. لوحظ أن التيار الضوئي يزداد مع زيادة شدة الإضاءة. تمت دراسة الموصلية الضوئية المعتمدة على درجة الحرارة تحت شدة إضاءة مختلفة لفهم آلية نقل الشحنة المولدة ضوئياً في بلورة TlInSSe. لوحظ انخفاض في طاقة التنشيط من 0.278eV (في ظل ظروف مظلمة) إلى 0.114eV (تحت الإضاءة) ، ويعزى ذلك إلى حالة حبس الفخ بواسطة تعبئة الناقلات المولدة ضوئيًا. تمت دراسة سلوك التبديل الضوئي، ووجد أن أوقات النمو والانحلال هي 10310 و 300ms ، على التوالي. تم تصنيع جهاز الكاشف الضوئي للبلورة المتولدة وتحديد درجة الجدارة المهمة لضوء الليزر 532nm. يعرض الكاشف الضوئي استجابة تصل إلى 0.61A W − 1 ، وكشف يصل إلى 6.24 × 11011 Jones ، وفعالية كمية خارجية تصل إلى 120 ٪. تنخفض هذه المعاملات مع زيادة شدة الإضاءة ، ولكنها تزداد مع الجهد المطبق. هذه الخصائص الضوئية الممتازة تجعل الكريستال المفرد TlInSSe مرشحًا تنافسيًا لأجهزة كشف الضوء المرئي.
Abstract: Owing to its high photosensitivity and excellent optoelectrical properties in the visible range, the TlInSSe single crystal is considered for use in high performance visible photodetectors. Herein, we report a detailed optoelectrical investigation of TlInSSe single crystal grown via the Bridgman technique. The photocurrent was observed to increase with an increase in the illumination intensity. The temperature-dependent photoconductivity under different illumination intensities was studied to understand the photogenerated charge transport mechanism in the TlInSSe crystal. A drop in activation energy was noticed from 0.278eV (under dark conditions) to 0.114eV (under illumination), attributed to the filling of trap states by photogenerated carriers. The photo-switching behavior was studied and the growth and decay times were found to be ∼310 and 300ms, respectively. The photodetector device of the grown crystal was fabricated and the important figure of merit was determined for 532nm laser light. The photodetector exhibits a responsitivity up to 0.61A W−1, a detectivity up to 6.24×1011 Jones, and an external quantum efficiency up to 120%. These parameters decrease with an increase in the illumination intensity, but increase with applied voltage. These excellent optoelectrical properties make TlInSSe single crystal a highly competitive candidate for visible photodetector devices.