Des chercheurs de Singapour et de Chine ont collaboré pour développer un photodétecteur auto-alimenté qui peut être utilisé dans un large éventail d'applications telles que l'analyse chimique, communication, recherches astronomiques et bien plus encore.
Typiquement, les photodétecteurs nécessitent une tension externe pour fournir la force motrice permettant de séparer et de mesurer les électrons photo-générés qui composent la détection. Pour éliminer ce besoin, l'équipe de recherche dirigée par Junling Wang et Le Wang à l'Université technologique de Nanyang à Singapour a développé un roman, photodétecteur sensible et stable basé sur une jonction semi-conductrice appelée GdNiO
En plus de sa fonction d'auto-alimentation, Wang et son équipe déclarent avoir ajusté les propriétés du matériau pour obtenir une large sensibilité. Pour ces composés, la plupart des travaux de recherche à ce jour se sont concentrés sur l'étude de l'origine de la transition métal-isolant, mais cette équipe a adopté une approche différente.
Les propriétés des nickelates de pérovskite, la catégorie de matériaux de cellules solaires dans laquelle appartient cette structure, sont très sensibles à la teneur en oxygène. Cette sensibilité permet un réglage fin des structures électroniques finales en faisant varier l'environnement d'oxygène lors du dépôt du film (construction de l'hétérojonction).
"Notre travail est nouveau et confirme que les films de nickelates ont des bandes interdites accordables avec le changement de la concentration d'oxygène vacant, ce qui les rend idéaux comme matériaux absorbant la lumière dans les dispositifs optoélectroniques, " a déclaré Wang. " En utilisant le photodétecteur auto-alimenté que nous avons conçu, nous étudions sa photo-réactivité à l'aide de sources lumineuses de différentes longueurs d'onde, avec une photo-réponse significative apparaissant lorsque la longueur d'onde de la lumière diminue à 650 nanomètres", a déclaré Wang.
Un défi important dans le développement de ce photodétecteur consistait à déterminer la structure de bande correcte, ou structure énergétique disponible pour les électrons, des films GNO de 10 nanomètres d'épaisseur.
"Pour obtenir les structures de bande, nous avons utilisé à la fois des mesures d'ellipsométrie spectroscopique et des mesures de spectroscopie photoélectronique ultraviolet (UPS), " a déclaré Wang. En utilisant les valeurs déduites pour la bande interdite optique à partir de ces mesures, ainsi que les limites et valeurs connues pour les films GNO, ils pourraient tracer les niveaux d'énergie et les fonctions de travail des différents composants des appareils.
L'équipe espère explorer plus de matériaux avec des caractéristiques similaires. "L'une des caractéristiques remarquables des nickelates [...] est la dépendance de leurs propriétés physiques vis-à-vis de la terre rare choisie, " a déclaré Wang. " Jusqu'à présent, nous n'avons étudié que le film de GdNiO3, mais en plus de cela, nous pouvons également étudier d'autres "R"-NiO
L'équipe prévoit également d'améliorer les performances du photodétecteur en ajoutant un isolant SrTiO
Ce nouveau travail a un grand potentiel pour des applications utilisant des dispositifs optoélectroniques. "Nous pensons que cet article stimulera d'autres études et élargira les applications potentielles des systèmes à base de nickelates, " dit Wang.
