Мы будем рады, если вы поддержите портал



Вконтакте Одноклассники Твиттер Фейсбук

красный зелёный голубой

Физики создали «почти идеальный» фотодетектор

Физики создали «почти идеальный» фотодетектор
ПОЛНЫЙ АНТИПАРАЗИТАРНЫЙ КОМПЛЕКТ (НА 10 ДНЕЙ ЧИСТКИ). ЛИМОННО ЭВКАЛИПТОВАЯ ЧИСТКА

Физики из Университета Аалто разработали фотодетектор с рекордной внешней квантовой эффективностью — 96 процентов в интервале от среднего ультрафиолета до ближнего инфракрасного излучения. При этом устройство обходит по своим параметрам существующие детекторы, работающие в гораздо более узких спектральных диапазонах (например, только ультрафиолетовые). Ученые отмечают, что благодаря структурированной поверхности детектор может работать и при падении света под большими углами — до 70 градусов. Одним из его применений, отмечают авторы, может стать протезирование сетчатки глаза. Исследование опубликовано в журнале Nature Photonics, кратко о нем сообщает пресс-релиз университета.

Простым примером фотодетекторов являются пиксели матрицы фотоаппарата. Как правило детекторы представляют собой полупроводниковые приборы, в которых, под действием падающих фотонов, появляются носители зарядов. Это приводит к возникновению электрического тока. Одной из важнейших характеристик фотодетекторов является квантовая эффективность. Это отношение количества фотонов, попавших на устройство, к количеству носителей зарядов, которые возникли из-за этого взаимодействия. Чем больше эта величина, тем чувствительнее детектор или пиксель матрицы.

Различают внутреннюю и внешнюю эффективности: первая относится только к фотонам, поглощенным прибором, вторая — ко всем фотонам, которые попали на устройство. Внутренняя эффективность снижается из-за рекомбинации носителей зарядов: поглощение фотона приводит к образованию электрона и дырки, которые могут взаимоуничтожиться. На внешнюю эффективность влияет отражение от поверхности детектора — некоторые фотоны вместо поглощения просто отражаются. Для того чтобы уменьшить поглощение, используются сложные наноструктурированные поверхности — например, покрытый наноиглами «черный кремний». Но большая удельная площадь поверхности одновременно усиливает рекомбинацию носителей зарядов в полупроводниках. Кроме того, рекомбинация происходит и на дефектах полупроводников (например, допирующих атомах), без которых невозможно создание p-n-переходов.

Авторы новой работы нашли способ исправить этот баланс. В составе p-n-перехода, традиционного для фотодетекторов, физики заменили p-полупроводник на оксид алюминия, значительно сокращающий скорость рекомбинации. В роли n-полупроводника выступал кремний.

В ходе испытаний оказалось, что детектор близок к идеальному фотодиоду в диапазоне длин волн от 250 до 950 нанометров. Внешняя квантовая эффективность устройства достигла 96 процентов. Авторы сравнили его с коммерчески доступными фотодиодами, работающими в узких диапазонах длин волн. Оказалось, что за исключением небольшой спектральной области при 400 нанометрах, устройство превосходило своих конкурентов. Эффективность фотодетектора сохранялась и при скользящем падении лучей — при отклонении от вертикали вплоть до 70 градусов.

По словам исследователей, подобные фотодетекторы могут найти применение в сцинтилляционной технике, используемой для детектирования рентгеновских лучей. Другим необычным вариантом использования таких чувствительных устройств могут стать протезы сетчатки, чувствительные к ультрафиолету и инфракрасному излучению помимо видимого диапазона.

Протезы сетчатки глаза — фоточувствительные устройства, подключаемые напрямую к зрительному нерву. Они способны заменить собой сетчатку, однако, на сегодняшнем уровне развития техники, главная их проблема состоит в невысокой разрешающей способности. Существующие прототипы позволяют лишь различать силуэты людей. В прошлом году инженеры из Стенфордского университета описали и протестировали протез сетчатки высокого разрешения на крысах. Эквивалентная острота зрения, развиваемая протезом, позволила бы человеку прочесть верхнюю строку офтальмологической таблицы.

Владимир Королёв

N+1

Поставьте оценку:
Рейтинг 0 (Проголосовало: 0)

ОЗДОРОВЛЕНИЕ И ДОХОД С КОРПОРАЦИЕЙ "СИБИРСКОЕ ЗДОРОВЬЕ"

Понравилось? Поделитесь с друзьями через кнопки социальных сетей!

Добавить страницу в закладки

0
09:30
34
Популярные видео каналы