शियान विश्वविद्यालय के जियाओटून के शोधकर्ताओं ने द्वि-आयामी अर्धचालक पर आधारित एक फोटोट्रांजिस्टर बनाने में सफलता प्राप्त की है, जो गेट पर वोल्टेज लगाए बिना उच्च संवेदनशीलता और तेज प्रतिक्रिया प्रदर्शित करता है। इस विकास को 'प्लास्मोन-एन्हांस्ड फोटोडिटेक्शन इन फेरोइलेक्ट्रिक-ट्यूनेबल टू-डाइमेंशनल फोटोट्रांजिस्टर' शीर्षक से एडवांस्ड ऑप्टिकल मैटेरियल्स जर्नल में प्रस्तुत किया गया था।
विश्वविद्यालय के इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग स्कूल और स्टेट की प्रमुख विद्युत इन्सुलेशन और पावर उपकरण प्रयोगशाला द्वारा किए गए इस कार्य का उद्देश्य पावर उपकरणों में आंशिक डिस्चार्ज का ऑप्टिकल पता लगाना है। स्विचिंग उपकरणों और गैस इंसुलेटेड स्विचिंग उपकरणों में इन्सुलेशन के क्षरण के दौरान प्रारंभिक चरणों में कमजोर पराबैंगनी या दृश्य प्रकाश उत्सर्जन हो सकता है।
ऑप्टिकल प्रोबिंग विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप से बचने और वर्णक्रमीय जानकारी प्रसारित करने की अनुमति देती है, हालांकि प्राप्त संकेत बहुत कमजोर होते हैं। यद्यपि डाइसल्फाइड ऑफ टंगस्टन (WS2) जैसी दो-आयामी सामग्री प्रकाश के साथ दृढ़ता से परस्पर क्रिया करती है, लेकिन इन पर आधारित उपकरणों को कम रूपांतरण दक्षता, प्रवर्धन और गति के बीच समझौता, और लीकेज तथा ऊर्जा खपत की समस्याओं का सामना करना पड़ा है, जो आमतौर पर ऐसे उपकरणों को ट्यून करने के लिए आवश्यक गेट वोल्टेज से जुड़ी होती हैं।
टीम ने दो तंत्रों का उपयोग करके इन सीमाओं को पार किया। WS2 चैनल लगभग 10 नैनोमीटर मोटी एल्युमीनियम-डोप्ड हाफनियम ऑक्साइड की अल्ट्रा-पतली फेरोइलेक्ट्रिक फिल्म पर स्थित है, जो गेट डाइइलेक्ट्रिक के रूप में कार्य करती है। चैनल के ऊपर सोने के नैनोकणों की एक सरणी रखी गई है, जिसका आकार अधिकतम प्रकाश क्षेत्र प्रवर्धन के लिए मॉडलिंग द्वारा निर्धारित किया गया है, और यह प्लास्मोनिक परत के रूप में कार्य करता है।
जब प्रकाश प्लास्मोनिक अनुनाद को उत्तेजित करता है, तो नैनोकण स्थानीय क्षेत्र को केंद्रित करते हैं, जिससे अधिक फोटॉन वाहकों का उत्पादन होता है और गर्म वाहकों का इंजेक्शन होता है, जो फोटोकंडक्टिविटी को बढ़ाता है। फेरोइलेक्ट्रिक परत का अवशिष्ट ध्रुवीकरण बाहरी गेट वोल्टेज को प्रतिस्थापित करता है, शून्य बायस पर वाहक सांद्रता और संपर्क अवरोध को ट्यून करता है, साथ ही वाहक स्थानांतरण में तेजी लाने के लिए इंटरफ़ेस पर अवरोध को कम करता है।
शून्य गेट वोल्टेज पर, डिवाइस ने 1.36 × 10¹⁴ जौनस की विशिष्ट पता लगाने की क्षमता हासिल की, जो कमजोर प्रकाश संकेतों को पकड़ने की क्षमता का एक संकेतक है, साथ ही 9.51 मिलीसेकंड का प्रतिक्रिया समय भी प्राप्त किया। चूंकि गेट को बनाए रखने के लिए किसी वोल्टेज की आवश्यकता नहीं होती है, इसलिए यह डिज़ाइन पारंपरिक गेट-ट्यूनिंग उपकरणों की विशेषता वाली निरंतर ऊर्जा लागत को भी समाप्त करता है।
विश्वविद्यालय का कहना है कि प्राप्त परिणाम कम शक्ति वाले सेंसर मॉड्यूल और डिस्चार्ज का पता लगाने के लिए उच्च संवेदनशील सेंसर ऐरे विकसित करने के लिए तकनीकी आधार प्रदान कर सकते हैं। हालांकि, वर्तमान में यह एक एकल प्रयोगशाला उपकरण है, और ऐरे में संक्रमण और ऑनलाइन मॉनिटरिंग सिस्टम के साथ उनका एकीकरण सामग्री की समरूपता और दीर्घकालिक विश्वसनीयता के परीक्षण की मांग करेगा।