Saskaņā ar fiziķu organizāciju tīkla nesen ziņoto informāciju, Somijas pētnieki ir izstrādājuši melnā silīcija fotodetektoru ar ārējo kvantu efektivitāti 130%, kas ir pirmā reize, kad fotoelektrisko ierīču efektivitāte pārsniedz teorētisko 100% robežu, kas, domājams, ievērojami uzlabos fotoelektrisko detektoru efektivitāti, un šīs ierīces tiek plaši izmantotas automašīnās, mobilajos tālruņos, viedpulksteņos un medicīnas iekārtās.
Fotodetektors ir sensors, kas var mērīt gaismu vai citu elektromagnētisko enerģiju, pārveidot fotonus elektriskajā strāvā, un absorbētie fotoni veido elektronu-caurumu pārus. Fotodetektors ietver fotodiodi un fototranzistoru utt. Kvantu efektivitāte tiek izmantota, lai noteiktu fotonu procentuālo daudzumu, ko ierīce, piemēram, fotodetektors, uztver elektronu-caurumu pārī, tas ir, kvantu efektivitāte ir vienāda ar fotoģenerēto elektronu skaitu, dalītu ar ienākošo fotonu skaitu.
Kad krītošs fotons rada elektronu ārējai ķēdei, ierīces ārējā kvantu efektivitāte ir 100% (iepriekš tika uzskatīts par teorētisko robežu). Jaunākajā pētījumā melnā silīcija fotodetektora efektivitāte sasniedza 130 procentus, kas nozīmē, ka viens krītošs fotons rada aptuveni 1,3 elektronus.
Saskaņā ar Aalto Universitātes pētnieku teikto, šī lielā izrāviena slepenais ierocis ir lādiņnesēju pavairošanas process, kas notiek melnā silīcija fotodetektora unikālajā nanostruktūrā un ko iedarbina augstas enerģijas fotoni. Iepriekš zinātnieki nebija spējuši novērot šo parādību reālās ierīcēs, jo elektrisko un optisko zudumu klātbūtne samazināja savākto elektronu skaitu. "Mūsu nanostrukturētajām ierīcēm nav rekombinācijas un nav atstarošanas zudumu, tāpēc mēs varam savākt visus pavairotos lādiņnesējus," skaidroja pētījuma vadītāja profesore Hera Severna.
Šo efektivitāti ir pārbaudījis Vācijas Nacionālās metroloģijas biedrības (PTB) Fizikālās tehnoloģijas institūts, kas ir precīzākais un uzticamākais mērījumu dienests Eiropā.
Pētnieki norāda, ka šī rekordlielā efektivitāte nozīmē, ka zinātnieki var ievērojami uzlabot fotoelektrisko detektoru veiktspēju.
“Mūsu detektori ir izraisījuši lielu interesi, īpaši biotehnoloģijas un rūpniecisko procesu uzraudzības jomā,” sacīja Dr. Miko Juntuna, uzņēmuma ElfysInc, kas pieder Ālto Universitātei, izpilddirektors. Tiek ziņots, ka viņi ir sākuši ražot šādus detektorus komerciālai lietošanai.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 11. jūlijs