Паводле нядаўняга паведамлення сеткі фізікаў, фінскія даследчыкі распрацавалі чорны крэмніевы фотадэтэктар з знешняй квантавай эфектыўнасцю 130%, што з'яўляецца першым выпадкам, калі эфектыўнасць фотаэлектрычных прылад перавышае тэарэтычную мяжу ў 100%. Чакаецца, што гэта значна палепшыць эфектыўнасць фотаэлектрычных прылад выяўлення, і гэтыя прылады шырока выкарыстоўваюцца ў аўтамабілях, мабільных тэлефонах, разумных гадзінніках і медыцынскім абсталяванні.
Фотадэтэктар — гэта датчык, які можа вымяраць святло або іншую электрамагнітную энергію, пераўтвараць фатоны ў электрычны ток, а паглынутыя фатоны ўтвараюць электронна-дзіркавыя пары. Фотадэтэктар уключае ў сябе фотадыёд і фотатранзістар і г.д. Квантавая эфектыўнасць выкарыстоўваецца для вызначэння працэнта фатонаў, атрыманых прыладай, такой як фотадэтэктар, у электронна-дзіркавую пару, гэта значыць квантавая эфектыўнасць роўная колькасці фотагенераваных электронаў, падзеленай на колькасць падаючых фатонаў.
Калі падаючы фатон стварае электрон, які трапляе ў знешні ланцуг, знешні квантавы ККД прылады складае 100% (раней лічылася тэарэтычнай мяжой). У апошнім даследаванні чорны крэмніевы фотадэтэктар меў ККД да 130 працэнтаў, што азначае, што адзін падаючы фатон стварае каля 1,3 электрона.
Паводле слоў даследчыкаў з Універсітэта Аалто, сакрэтнай зброяй гэтага буйнога прарыву з'яўляецца працэс памнажэння носьбітаў зараду, які адбываецца ва ўнікальнай нанаструктуры чорнага крэмніевага фотадэтэктара і запускаецца фатонамі высокай энергіі. Раней навукоўцы не маглі назіраць гэтую з'яву ў рэальных прыладах, таму што наяўнасць электрычных і аптычных страт змяншала колькасць сабраных электронаў. «Нашы нанаструктураваныя прылады не маюць рэкамбінацыі і страт на адлюстраванне, таму мы можам сабраць усе памножаныя носьбіты зараду», — патлумачыла кіраўнік даследавання, прафесар Гера Северн.
Гэтая эфектыўнасць была пацверджана Інстытутам фізічных тэхналогій Нямецкага нацыянальнага метралагічнага таварыства (PTB), найбольш дакладнай і надзейнай вымяральнай службай у Еўропе.
Даследчыкі адзначаюць, што гэтая рэкордная эфектыўнасць азначае, што навукоўцы могуць значна палепшыць прадукцыйнасць фотаэлектрычных прылад выяўлення.
«Нашы дэтэктары выклікалі вялікую цікавасць, асабліва ў галіне біятэхналогій і маніторынгу прамысловых працэсаў», — сказаў доктар Міка Юнтуна, генеральны дырэктар ElfysInc, кампаніі, якая належыць Універсітэту Аалто. Паведамляецца, што яны пачалі вырабляць такія дэтэктары для камерцыйнага выкарыстання.
Час публікацыі: 11 ліпеня 2023 г.