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.

Загрузка...
Подписывайтесь на наши каналы в Telegram

«Хайтек» - новости онлайн по мере их появления

«Хайтек» Daily - подборки новостей 3 раза в день

C 2019 года открыть автомобиль можно будет через NFC-чип в смартфоне
Тренды
Медики начнут печатать датчики для диагностики болезней в виде медведей Haribo
Медицина
Ричард Вдовьяк, Philips: «В будущем диагностировать заболевания будут не только врачи, но и сами пациенты»
Тренды
«Яндекс» провел первое тестирование своего беспилотного автомобиля. Он сам доехал из Москвы в Казань
Беспилотные автомобили
Частный космос
Россия провела первое испытание лазерного зажигания для кислородно-водородного ракетного двигателя
Роcкосмос закрывает проект «Протон»
Частный космос
В аэропорту Амстердама появился первый европейский криптовалютный банкомат
Криптовалюта
Шедевры за биткоины: Как криптовалюта меняет рынок искусства
Блокчейн
Почему «московий» и «оганесон» устроили раскол между физиками и химиками?
Кейсы
Тренды
Сэр Харшад Бадехиа — о бронежилетах будущего, русских математиках и металлургии
«Надежнее золота»: блокчейн в цифрах
Блокчейн
Бас Лансдорп, Mars One: «Моя жена отдала бы все, чтобы не лететь на Марс»
Полет на Марс
Как big data, блокчейн и 3D-печать сделали пищу полезнее
Мнения
Томас Циммерман, IBM, — о том, как остановить конец света, спасая планктон
Тренды
Без Siri, Алисы и «Окей, Google»: как и зачем нас подслушивают собственные телефоны
Тренды
Шрада Агарвал, Outcome Health: «Когда человек знает о своей болезни, от этого выигрывает и он, и фарма»
Мнения
Тренды
«Дорогая, я ухожу от тебя к роботу!»: заменят ли секс-андроиды реальные отношения?
7 правил для начинающих и разумных блокчейн-инвесторов
ICO
Четвертая революция: как интернет вещей изменит промышленность и нефтедобычу
Тренды
Не витайте в «облаках»: как провайдеры обманывают доверчивых клиентов
Мнения
Когда мы начнем летать на автомобилях в городе?
Тренды
Кейсы
Как в Россию проникают технологии: интернет-рестораны, маникюр на дому и «умное» страхование
Гендиректор Uber Дара Хосровшахи: «Автомобили должны ездить в трех измерениях»
Мнения
Олег Бабкин: «Системных администраторов никто не обучает, обучают только разработчиков»
Мнения
«Чтобы создать новое лекарство, нужно 10–12 лет и миллиард долларов»
Мнения
Сооснователь «Евросети» Тимур Артемьев: «Мы будем летать из Лондона в Сидней через космос. Так ближе»
Тренды
Новый стандарт рекламного рынка: что нужно знать о programmatic, чтобы рекламироваться эффективно
Тренды
Иван Горшунов, Etcetera, — о мобильных приложениях, стартапах и «внутренней девятиэтажке», которая мешает заглянуть за горизонт
Мнения
Билетный IT: как построить технологическую платформу вокруг билетного бизнеса
Кейсы
Cognitive Technologies: как российское бездорожье поможет искусственному интеллекту водить машины лучше, чем люди
Кейсы
Кейсы
10 предпринимателей — о том, как им помогают новые технологии в жизни и бизнесе
Don’t open the doors: как сделать игру из пластилина в одиночку (и привлечь инвестора на следующий проект)
Кейсы
Софт, бот, нейросеть: айтишники объясняют, почему не боятся автоматизации, роботизации и ИИ
Кейсы
Специалист по лучевой диагностике Сергей Морозов: искусственный интеллект возьмет на себя 30% функций врача и до 60% функций лаборантов
Мнения
Системный архитектор Алексей Усов — о Red Hat, международных стандартах, Linux и «Платоне»
Мнения
Microsoft впервые за три года обогнала Google по капитализации. Теперь компания — в тройке самых дорогих
Тренды
Сельское хозяйство
Российская компания представила систему, которая превращает любой трактор и комбайн в беспилотник
Массачусетский институт показал неопубликованное ранее видео из выступления Стива Джобса
Тренды
Антон Трантин, Pulsar VC: почему вашему стартапу не нужен блокчейн
Блокчейн
Одна распознает, другая проверяет, третья следит, чтобы никто не мухлевал: как нейронные сети работают над изображениями и видео
Тренды
«Ну как бы э-э-э»: почему Google Duplex — не прорыв
Тренды
Ростуризм предложил создать аналог Booking.com в России
Мнения
В Бурятии прошло новое тестирование почтовых дронов. На этот раз беспилотник не разбился
Тренды
Создатели Pokemon Go выпустят новую игру в 2018 году
Кейсы
Роман Аранин, Observer: «Мы не хотим делать инвалидные коляски уровня «Жигулей»
Мнения
Большинство популярных витаминов оказались бесполезными
Кейсы
Virgin Galactic провела успешное испытание космического корабля для туристов
Частный космос
В США представили мобильную энергоэффективную деревню, напечатанную на 3D-принтере
Умный дом
Тренды
Сбербанк начнет выдавать биометрические водительские права уже в декабре 2018 года