Füüsikute organisatsioonide võrgustiku hiljutise teate kohaselt on Soome teadlased välja töötanud mustast ränist fotodetektori, mille väline kvantefektiivsus on 130%, mis on esimene kord, kui fotogalvaaniliste seadmete efektiivsus ületab teoreetilise piiri 100%, mis eeldatavasti parandab oluliselt fotoelektriliste tuvastusseadmete efektiivsust ning neid seadmeid kasutatakse laialdaselt autodes, mobiiltelefonides, nutikellades ja meditsiiniseadmetes.
Fotodetektor on andur, mis suudab mõõta valgust või muud elektromagnetilist energiat, muuta footonid elektrivooluks ja neeldunud footonid moodustavad elektron-auk paare. Fotodetektor sisaldab fotodioodi ja fototransistorit jne. Kvantefektiivsust kasutatakse seadme, näiteks fotodetektori poolt elektron-auk paarile vastuvõetavate footonite protsendi määramiseks, st kvantefektiivsus on võrdne fotogenereeritud elektronide arvu jagatisega langevate footonite arvuga.
Kui langev footon tekitab välisele vooluringile elektroni, on seadme väline kvantefektiivsus 100% (varem peeti seda teoreetiliseks piiriks). Viimases uuringus oli musta räni fotodetektori efektiivsus kuni 130 protsenti, mis tähendab, et üks langev footon tekitab umbes 1,3 elektroni.
Aalto ülikooli teadlaste sõnul on selle suure läbimurde salarelv laengukandjate paljunemisprotsess, mis toimub musta räni fotodetektori ainulaadses nanostruktuuris ja mille käivitavad suure energiaga footonid. Varem ei olnud teadlased suutnud seda nähtust reaalsetes seadmetes jälgida, kuna elektrilised ja optilised kaod vähendasid kogutud elektronide arvu. „Meie nanostruktuuriga seadmetel puudub rekombinatsioon ja peegelduskadu, seega saame koguda kõik korrutatud laengukandjad,“ selgitas uuringu juht professor Hera Severn.
Seda efektiivsust on kinnitanud Saksamaa Riikliku Metroloogiaühingu (PTB) Füüsikalise Tehnoloogia Instituut, mis on Euroopa täpseim ja usaldusväärseim mõõteteenus.
Teadlased märgivad, et see rekordiline efektiivsus tähendab, et teadlased saavad fotoelektriliste tuvastusseadmete jõudlust oluliselt parandada.
„Meie detektorid on tekitanud palju huvi, eriti biotehnoloogia ja tööstusprotsesside jälgimise valdkonnas,“ ütles dr Mikko Juntuna, Aalto Ülikoolile kuuluva ettevõtte ElfysInc tegevjuht. Väidetavalt on nad hakanud selliseid detektoreid tootma ka äriliseks kasutamiseks.
Postituse aeg: 11. juuli 2023