Funktionale Feldeffekttechnik in Photodetektoren

Photodetektoren sind optoelektronische Schlüsselkomponenten für die Echtzeit-Lichtsensorik in der Umweltüberwachung, der autonomen Navigation und der intelligenten Gesundheitsfürsorge. Diese Systeme erfordern eine hohe Empfindlichkeit, schnelles Ansprechen, geringes Rauschen und einen niedrigen Stromverbrauch im ultravioletten, sichtbaren und nahen infraroten Wellenlängenbereich. Herkömmliche Bauelemente auf der Basis von Massenhalbleitern stoßen an intrinsische Grenzen wie feste Bandlücken, geringe Ladungsträgerbeweglichkeit, hoher Dunkelstrom und schlechte Anpassungsfähigkeit, was die Breitbanddetektion und dynamische Steuerung einschränkt. Jüngste Fortschritte zielen auf multifunktionale, anpassungsfähige Photodetektoren durch Materialinnovation und Mehrfeldmodulation. Die Integration von halbleitenden Nanomaterialien mit mechanischen, elektrischen oder thermischen Feldern über piezo-, ferroelektrische und pyrophotronische Effekte ermöglicht eine aktive Abstimmung von Ladungsträgererzeugung, -trennung und -transport, wodurch sich die Empfindlichkeit und das spektrale Ansprechverhalten verbessern. Nanodrähte, Nanoblätter und Van-der-Waals-Heterostrukturen bieten abstimmbare elektronisch-optische Eigenschaften, ein hohes Oberflächen-Volumen-Verhältnis und technische Schnittstellen, die hochempfindliche, breitbandige und umweltangepasste intelligente Photodetektorsysteme unterstützen.

Autorentext

Prof. Xiangxiang Yu promovierte 2018 an der Huazhong University of Science and Technology in optischer Technik. Seine Forschungen konzentrieren sich hauptsächlich auf optoelektronische Halbleitergeräte.