KAIST Elektrik Mühendisliği Fakültesi’nden bir araştırma ekibi, fotodedektör teknolojisinde ezber bozan bir yeniliğe imza attı. Yeni geliştirilen sensör, ışık kaynağı olduğu sürece herhangi bir harici güç kaynağına gerek duymadan çalışabiliyor. Böylece giyilebilir cihazlardan, biyosinyal izleme ve IoT uygulamalarına kadar geniş bir alanda pilsiz, ultra hassas algılamanın önü açıldı.
YENİ NESİL YAPISAL YENİLİKLER
Araştırma ekibi, mevcut fotodedektörlerdeki silikon yarı iletkenlerin düşük ışık duyarlılığı sorununu ve iki boyutlu MoS₂ yarı iletkenlerin doping zorluğunu, tamamen yeni bir yaklaşım ile aştı. Ekip, cihazda ‘van der Waals alt elektrodu’ ve ‘kısmi kapı’ adlı iki temel teknoloji kullanarak, katkılama gerektirmeden elektriksel olarak kontrol edilebilen bir PN bağlantısı oluşturdu.
MİNİMAL DOKUNUŞLA MAKSİMUM HASSASİYET
Van der Waals alt elektrodu, yarı iletkene zarar vermeden, nazikçe bağlanıyor ve elektrik sinyali aktarımını sağlıyor. Kısmi kapı yapısı ise yarı iletkenin yalnızca belirli bir kısmına elektrik uygulanmasına izin vererek, bir tarafın p tipi, diğer tarafın n tipi davranmasını sağlıyor. Böylece, son derece ince MoS₂ üzerinde herhangi bir kimyasal doping yapılmadan ideal bir PN bağlantısı elde edilebiliyor.
DUYARLILIKTA YENİ STANDART
Bu yöntemle geliştirilen fotodedektör, güçlendirilmiş klasik sensörlerden 20 kat, silikon tabanlı kendi kendine güç sağlayan sensörlerden 10 kat ve mevcut MoS₂ sensörlerden ise iki kat daha hassas çalışıyor. Işık algılama hassasiyeti (duyarlılığı) 21 A/W’ı aşan cihaz, özellikle biyo-sinyal algılama ve karanlık ortamlarda kullanım için yeni bir standart belirliyor.
YENİ NESİL ELEKTRONİKLERİN TEMELİ
Teknolojinin yalnızca sensörlerde değil, akıllı telefonlardan elektronik cihazlara kadar elektriği kontrol eden temel bileşenlerde de kullanılabileceği öngörülüyor. Bu yenilik, minyatürleştirilmiş ve kendi kendine çalışan elektronikler için bir temel oluşturabilir.
