Сообщить об ошибке на сайте
URL
Ошибка
Идеи

Ученые из МФТИ вместе с коллегами из Китая и Саудовской Аравии выяснили, что воздействие ультрафиолета может превратить обычный фотодетектор в широкополосный. Результаты исследований были опубликованы в журнале Advanced Functional Materials.

Фотодетекторы, которые используются во множестве систем и приборов, например, в смартфонах, принтерах, пультах и даже межпланетных станциях, как правило, реагируют на узкий диапазон длин волн, что создает множество проблем разработчикам.

«Фотодетекторы, способные „чувствовать“ излучение в широком диапазоне, очень востребованы, но создавать их сложно: трудно подобрать материалы, поскольку вещества, прозрачные для ультрафиолета, как правило, непрозрачны в инфракрасном свете и наоборот. Мы нашли быстрый, дешевый и эффективный способ „расширить“ диапазон чувствительности фотодетекторов», — цитирует руководителя Центра молекулярной электроники МФТИ Вадима Агафонова пресс-служба вуза.

Ученые исследовали полимерные фотодетекторы, которые работают благодаря внутреннему фотоэффекту: электроны под действием света перераспределяются в полимере, в результате чего он приобретает способность проводить ток. Такие фотодетекторы отличаются от традиционных полупроводниковых низкой стоимостью и простотой в изготовлении, к тому же их можно сделать гибкими. Оказалось, что ультрафиолетовое излучение, взаимодействуя с поверхностью некоторых элементов фотодетектора, меняет чувствительность прибора.

В эксперименте ученые в течение 30 секунд облучали ультрафиолетом фотодетектор на основе наночастиц из оксида цинка и полимера. В результате рабочий спектральный диапазон прибора резко увеличился, а максимальная внешняя квантовая эффективность (ВКЭ), то есть отношение числа «выбитых» электронов к числу падающих фотонов, возросла от 30% до 140000%. То есть, если до облучения ультрафиолетом 10 фотонов порождали три электрона, то после то же количество фотонов создавало 14 тысяч электронов. Однако вырос и шум — темновой ток, который детектор генерирует даже в полной темноте.

По словам ученых, чудодейственные свойства ультрафиолета объясняются тем, что излучение «отцепляет» атомы кислорода от молекул оксида цинка. При изготовлении фотодетектора молекулы кислорода сорбируются на полупроводниковые частицы ZnO, связываясь с электронами зоны проводимости. Электроны при этом уже не могут участвовать в переносе заряда. В таком состоянии слой оксида цинка является барьером для электронов.

При облучении ультрафиолетом часть электронов из зоны валентности переходят в зону проводимости за счет энергии излучения, поглощенного частицами ZnO. В результате происходит рекомбинация электронов и дырок (вакантных мест для электронов), приводящая к отсоединению атомов кислорода. Освобожденные электроны теперь могут переносить заряд, создавая фототок даже при минимально детектируемой оптической мощности (60 пиковатт) и малой разности потенциалов (около 0,5 вольта).

«Таким образом, подобный полимерный фотодетектор можно превратить в широкополосное и высокочувствительное устройство. Это быстрый, дешевый и эффективный процесс, что очень важно для практических применений», — отмечает Агафонов.

При сборке достаточно один раз облучить фотодетектор ультрафиолетом, чтобы он превратился в широкополосный. Причем приобретенные свойства будут сохраняться, поскольку после сборки фотодетектора слой полупроводника будет закрыт слоем алюминия, защищающим его от кислорода.

Ученые надеются, что, немного изменив конструкцию фотодетектора, можно устранить «побочные эффекты» ультрафиолетового облучения (например, высокий темновой ток), сохранив при этом высокую чувствительность прибора и широкий спектральный диапазон. Облученные фотодетекторы могут найти множество применений: от получения изображений до измерения состава атмосферы.

Подписывайтесь на наши каналы в Telegram

«Хайтек» - новости онлайн по мере их появления

«Хайтек» Daily - подборки новостей 2 раза в день

перейдите по одной из ссылок и нажмите кнопку Join
«Роботы разрушат социум бедных стран и вызовут волну миграции»
Образование будущего
«Квантовый интернет появится к 2030 году»
Мнения
Соцсеть на блокчейне платит пользователям за посты
Идеи
Tesla установит в домах розетки для электромобилей
Тренды
Новая камера оснастит 3D-зрением смартфоны и робомобили
Виртуальная реальность
Материалы будущего
Изобретен материал, который охлаждает себя сам
Samsung запатентовал Galaxy Note со встроенным алкотестером
Тренды
Российская компания показала испытания беспилотного комбайна
Беспилотный транспорт
Лондон станет первым в мире городом — национальным парком
Кейсы
Умные замки LockState заблокировались после обновления ПО
Кейсы
Uber обновил версию своего приложения для бизнеса
Тренды
В Германии протестировали первую электростанцию-аккумулятор
Хранение энергии
Борьба с голодом
Создан метод управления фотосинтезом, который поможет накормить мир
Ученые распечатали лабораторию на чипе размером менее 100 мкм
Микроэлектроника
Нефтяные корпорации начали инвестировать в чистую энергетику
Энергетика
В Иннополисе пройдет первая конференция Innovate or Die
Цифровая трансформация
Аккумуляторы
На смену литий-ионным батареям придут цинково-воздушные
«Нейроинтерфейсы лишат людей когнитивной свободы»
Мнения
Китайская компартия создаст комитет для надзора за дата-центром Apple
Свобода интернета
Eva — самый доступный по цене промышленный робот
Робототехника
Победитель чемпионата по Call of Duty получил $1,5 млн
Кейсы
Разработана «заплатка» для сердца и других органов
Медицина будущего
Билл Гейтс пожертвовал на благотворительность рекордные $4,6 млрд
Кейсы
Китай учится уважать чужие патенты и защищать свои
Интеллектуальная собственность
Рост минимальной зарплаты повышает риск автоматизации
Тренды
Жидкая биопсия станет доступной уже в 2018 году
Идеи
Кейсы
Continental заново изобрела колесо
В США число роботов на заводах выросло на 20% за 5 лет
Автоматизация
Мнения
8 наций, которым грозит вымирание
ИИ автоматизирует сбор отпечатков пальцев на месте преступления
Идеи
Бот пишет новости за 2-3 секунды после завершения матча
Робо-журналистика
В роботакси Lyft будут работать люди, но не в качестве водителей
Идеи
ИИ избавит потоковое видео от подвисаний
Искусственный интеллект
Toyota и ИТ-компании создают экосистему умных автомобилей
Интернет вещей
Hyperloop появится в Азии через 3-4 года
Тренды
«Только кооперация ИИ с человеком предотвратит восстание машин»
Идеи
Тренды
«Вытеснение обычных денег криптовалютами неизбежно»
Французская компания выпускает уникальные модульные электромобили
Электромобили
Tesla представила передвижную модель дома будущего
Чистая энергия
Разработана летающая версия DeLorean из «Назад в будущее»
Летающие автомобили
Блокчейн-стартап за час заработал на ICO $187 млн
Кейсы
Призеры крупнейшего чемпионата по Dota 2 выиграли $24 млн
Киберспорт
Google купила сервис диагностики болезней с помощью смартфона
Идеи
Илон Маск: «Искусственный интеллект опаснее Северной Кореи»
Искусственный интеллект
Google обучит цифровым навыкам 10 млн молодых африканцев
Кейсы
BitFury внедрит блокчейн в сферу медицины
Тренды
В Барселоне проведут эксперимент с БОДом
Тренды
Медицина будущего
IBM Watson составил план лечения рака за 10 минут
С начала года BMW продала 50 тысяч электромобилей
Кейсы
Waymo запатентовала мягкие беспилотные автомобили
Тренды
Супертонкие полупроводники продлят действие закона Мура
Полупроводники
Российские исследователи научили нейросеть распознавать запахи
Распознавание запахов
ИИ от Илона Маска превзошел лучших игроков в Dota 2
Искусственный интеллект