Високочутливий кремнієвий фотодіод із нульовим зміщенням для виявлення випромінювання екологічно безпечних квантових точок AgInS₂ та CuInS₂
Анотація
Розроблено та виготовлено кремнієві p-n фотодіоди, оптимізовані для детектування широкого спектра фотолюмінесцентного випромінювання квантових точок AgInS₂ та CuInS₂. Завдяки коригуванню технологічних режимів виготовлення структури та прецизійному вибору базового матеріалу, максимум спектральної чутливості сенсора (0.34 А/Вт) повністю узгоджено з діапазоном емісії нанокристалів (550-700 нм). Для забезпечення максимальної роздільної здатності визначено роботу детектора в режимі нульового зміщення. Це дозволило мінімізувати темновий струм до значення близько 6 пА, мінімізувати теплові шуми й досягти високої детективності вимірювальної системи. Експериментально встановлено, що за опору навантаження 10 кОм гранична частота фотодіода становить 1МГц і повністю лімітується RC-постійною кола. Такий частотний відгук є цілком достатнім не лише для стаціонарної радіометрії колоїдів і плівок із потужністю випромінювання 0.29-0.35 мВт, а й для точного дослідження мікросекундної кінетики затухання люмінесценції квантових точок без ризику їхньої фотодеградації.
Завантаження
Посилання
X. Sui, J.R. Downing, M.C. Hersam, and J. Chen, Materials Today, 48, 135-154 (2021). https://doi.org/10.1016/j.mattod.2021.02.001
Ya.O. Linevych, and V.M. Koval, Microsystems, Electronics and Acoustics, 27(2), 264376–1 (2022). https://doi.org/10.20535/2523-4455.mea.264376
E. Benavente, M. Alegría, P. Cortés, J. Aliaga, R. Villarroel, D. Guzmán, L. and Ballesteros, G., Journal of Environmental Chemical Engineering, 11 (3), 110025 (2023). https://doi.org/10.1016/j.jece.2023.110025
Freeman, R., and Willner, I., Chem. Soc. Rev. 41, 4067-4085 (2012). https://doi.org/10.1039/C2CS15357B
X. Gao, X. Liu, Z. Lin, S. Liua, and X. Su. Analyst, 137, 5620-5624 (2012). https://doi.org/10.1039/C2AN35888C
A.S. Fuhr, H.J. Yun, N.S. Makarov, H. Li, H. McDaniel, and V.I. Klimov, ACS Photonics, 4(10), 2425-2435 (2017). https://doi.org/10.1021/acsphotonics.7b00560
Liu J., Zhao X., Xu H., Wang Z., and Dai Z. Anal Chem. 91(14), 8987-8993 (2019). https://doi.org/10.1021/acs.analchem.9b01183
I. Fodchuk, A. Kuzmin, O. Maslyanchuk, I. Hutsuliak, M. Solodkyi, Y. Roman, M. Solovan, and O. Gudymenko, Physics and Chemistry of Solid State, 23(1), 114-149 (2022). https://doi.org/10.15330/pcss.23.1.144-149
T. Xue, Y. Shi, J. Guo, M. Guo, and Y. Yan, Vacuum, 193, 110514 (2021). https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2021.110514
V. Kopach, Y. Khalavka, Y. Yosypenko, N. Doskaliuk, O. Kopach, M. Dmytruk, I. Dmytruk, et al., Luminescence, 39(10), e70001 (2024). https://doi.org/10.1002/bio.70001
S.J. van der Sar, S.E. Brunner, and D.R. Schaart, Medical Physics, 48(10), 6324-6338 (2021). https://doi.org/10.1002/mp.14886
J. Jegal, H.W. Park, and H.J. Kim, IEEE Transactions on Nuclear Science, 68(6), 1304-1308 (2021). https://doi.org/10.1109/TNS.2021.3070040
M.S. Kukurudziak, E.V. Maistruk, R. Yatskiv, I.P. Koziarskyi, and D. P. Koziarskyi, Journal of Physics D: Applied Physics, 58(16), 165106 (2025). https://doi.org/10.1088/1361-6463/adbd4d
V.G. Verbitskiy, V.S. Antonyuk, A.O. Voronko, L.M. Korolevych, D.V. Verbitskiy, and D.O. Novikov, Journal of Nano- and Electronic Physics, 13(4), 1-6 (2021). https://doi.org/10.21272/jnep.13(4).04029
A. Voronko, D. Novikov, and O. Shymanovskyi, Radioelectronics and Communications Systems, 66(2), 74-84 (2023). https://doi.org/10.3103/S073527272302005X
M.S. Kukurudziak, Journal of Instrumentation, 19(09), P09006 (2024). https://doi.org/10.1088/1748-0221/19/09/P09006
S.M. Sze, and K.K. Ng, Physics of semiconductor devices, (Wiley, 2006).
S.B. Khan, S. Irfan, Z. Zhuanghao, and S.L. Lee, Materials, 12(9), 1483 (2019). https://doi.org/10.3390/ma12091483
H. B. Zhang, W. Q. Li, and D. W. Wu, J. Electron Microsc. 58(1), 15–19 (2009). https://doi.org/10.1093/jmicro/dfn024
N. Akchurin, G. Altopp, B. Burkle, W.D. Frey, U. Heintz, N. Hinton, M. Hoeferkamp, et al., Journal of Instrumentation, 18, P08001 (2023). https://doi.org/10.1088/1748-0221/18/08/P08001
К.V. Ravi, Imperfections and impurities in semiconductor silicon, (Wiley, New York, 1981).
A.V. Fedorenko, Technology and design in electronic equipment, 17(3–4), 17 (2020). https://doi.org/10.15222/TKEA2020.3
A.V. Igo, Opt. Spectrosc. 128, 1125 (2020). https://doi.org/10.1134/S0030400X20080135
M.S. Kukurudziak, and E.V. Maistruk, East Eur. J. Phys. 1, 386 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-1-39
F. Alghannam, N.S. Alharthi, & M. Alayed, Frontiers in Physics, 13, 1563838 (2025). https://doi.org/10.3389/fphy.2025.1563838
S.N. Moger, and M. Mahesha, Sensors and Actuators A: Physical, 315, 112294 (2020). https://doi.org/10.1016/j.sna.2020.112294
Авторське право (c) 2026 Микола С. Кукурудзяк, Василина В. Копач, Сергій А. Войтович, Юрій Б. Халавка, Микола С. Солодкий
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
