По сообщению сети организаций физиков, недавно сообщалось, что финские исследователи разработали черный кремниевый фотодетектор с внешней квантовой эффективностью 130%, что является первым случаем, когда эффективность фотоэлектрических устройств превышает теоретический предел в 100%, что, как ожидается, значительно повысит эффективность фотоэлектрических устройств. повысить эффективность фотоэлектрических устройств обнаружения, и эти устройства широко используются в автомобилях, мобильных телефонах, умных часах и медицинском оборудовании.
Фотодетектор — это датчик, который может измерять свет или другую электромагнитную энергию, преобразовывать фотоны в электрический ток, а поглощенные фотоны образуют электронно-дырочные пары. Фотодетектор включает в себя фотодиод и фототранзистор и т. д. Квантовая эффективность используется для определения процента фотонов, принятых таким устройством, как фотодетектор, в электронно-дырочную пару, то есть квантовая эффективность равна числу фотогенерированных электронов, разделенному на количество падающих фотонов.
Когда падающий фотон производит электрон во внешнюю цепь, внешняя квантовая эффективность устройства составляет 100% (ранее считалось, что это теоретический предел). В последнем исследовании черный кремниевый фотодетектор имел эффективность до 130 процентов, а это означает, что один падающий фотон производит около 1,3 электрона.
По мнению исследователей из Университета Аалто, секретным оружием этого крупного прорыва является процесс умножения носителей заряда, который происходит внутри уникальной наноструктуры черного кремниевого фотодетектора и запускается фотонами высокой энергии. Ранее учёным не удавалось наблюдать это явление в реальных устройствах, поскольку наличие электрических и оптических потерь уменьшало количество собираемых электронов. «В наших наноструктурированных устройствах нет рекомбинации и потерь на отражение, поэтому мы можем собирать все умноженные носители заряда», — объяснила руководитель исследования профессор Гера Северн.
Эта эффективность была подтверждена Институтом физической технологии Немецкого национального метрологического общества (PTB), самой точной и надежной измерительной службой в Европе.
Исследователи отмечают, что эта рекордная эффективность означает, что ученые могут значительно улучшить производительность фотоэлектрических устройств обнаружения.
«Наши детекторы вызвали большой интерес, особенно в области биотехнологий и мониторинга промышленных процессов», — сказал доктор Микко Юнтуна, генеральный директор ElfysInc, компании, принадлежащей Университету Аалто. Сообщается, что такие детекторы начали производить для коммерческого использования.
Время публикации: 11 июля 2023 г.