За даними мережі організацій фізиків, нещодавно повідомлено, що фінські дослідники розробили фотодетектор з чорного кремнію із зовнішньою квантовою ефективністю 130%, що є першим випадком, коли ефективність фотоелектричних пристроїв перевищує теоретичну межу в 100%, що, як очікується, значно підвищити ефективність фотоелектричних пристроїв виявлення, і ці пристрої широко використовуються в автомобілях, мобільних телефонах, смарт-годинниках і медичному обладнанні.
Фотодетектор — це датчик, який може вимірювати світло або іншу електромагнітну енергію, перетворювати фотони в електричний струм, а поглинені фотони утворювати електронно-діркові пари.Фотодетектор включає фотодіод і фототранзистор тощо. Квантова ефективність використовується для визначення відсотка фотонів, отриманих таким пристроєм, як фотодетектор, у електрон-діркову пару, тобто квантова ефективність дорівнює кількості фотогенерованих електронів, поділеній на кількість падаючих фотонів.
Коли падаючий фотон виробляє електрон у зовнішній контур, зовнішня квантова ефективність пристрою становить 100% (раніше вважалося теоретичною межею).В останньому дослідженні фотодетектор із чорного кремнію мав ефективність до 130 відсотків, що означає, що один падаючий фотон виробляє приблизно 1,3 електрона.
За словами дослідників Університету Аалто, секретною зброєю цього великого прориву є процес розмноження носіїв заряду, який відбувається в унікальній наноструктурі чорного кремнієвого фотодетектора, який запускається фотонами високої енергії.Раніше вчені не могли спостерігати це явище в реальних пристроях, оскільки наявність електричних і оптичних втрат зменшувала кількість зібраних електронів.«У наших наноструктурованих пристроях немає рекомбінації та втрат на відбиття, тому ми можемо зібрати всі розмножені носії заряду», — пояснила керівник дослідження, професор Гера Северн.
Цю ефективність підтвердив Інститут фізичних технологій Німецького національного метрологічного товариства (PTB), найточніша та надійна служба вимірювань у Європі.
Дослідники відзначають, що така рекордна ефективність означає, що вчені можуть значно покращити продуктивність фотоелектричних пристроїв виявлення.
«Наші детектори викликали великий інтерес, особливо в сферах біотехнології та моніторингу промислових процесів», — сказав доктор Мікко Джунтуна, генеральний директор компанії ElfysInc, що належить університету Аалто.Повідомляється, що вони почали виготовляти такі детектори для комерційного використання.
Час публікації: 11 липня 2023 р