Физики создали фотодетектор, превосходящий по эффективности 100%

Новости МирТесен

Уникальные кремниевые наноструктуры позволили получить выдающийся эффект благодаря активации механизма «генерации носителей заряда».

Финские ученые из Университета Аалто разработали фотодетектор, демонстрирующий внешнюю квантовую эффективность примерно в 130%. Это стало первым случаем достижения значения этого показателя, превышающего сто процентов. Статья о разработке опубликована в журнале Physical Review Letters.

«Мы были поражены результатами и сразу же решили удостовериться в их достоверности, проведя независимые измерения», — рассказывает руководитель исследования профессор Хеле Савин. Для проверки были приглашены эксперты из национального метрологического института Physikalisch-Technische Bundesanstalt, которые подтвердили отсутствие ошибок. «Это значительный прорыв и долгожданный прогресс для нас, метрологов, стремящихся к повышению чувствительности [измерительных приборов]», — отметил представитель института Лутц Вернер, комментируя результаты проверки.

Внешняя квантовая эффективность (ВКЭ) представляет собой отношение количества создаваемых пар электронов к числу фотонов, попадающих на устройство. Если ВКЭ составляет 100%, это означает, что каждый входящий фотон порождает одну пару электронов, используемую в электрической цепи устройства. В фотодетекторе, созданном финскими учеными, в среднем на один фотон приходится 1,3 электрона.

Особенность достигнутого эффекта заключается в использовании особых кремниевых наноструктурах, которые инициируют «множение носителей заряда». До этого момента подобный эффект не фиксировался при эксплуатации реальных устройств, так как электрические и световые потери ограничивали число созданных электронов и уменьшали коэффициент внешнего квантового выхода. В новейшем фотодетекторе эти потери удалось минимизировать почти до полного отсутствия.

Полученные данные позволяют повышать эффективность работы широкого спектра устройств, использующих детекцию и регистрацию светового потока, таких как беспилотные автомобили, камеры мобильных телефонов и системы слежения. Авторы разработки отмечают, что эти детекторы вызывают растущий интерес, в особенности в сферах биотехнологии и контроля за промышленными процессами.

Ранее мы писали о том, что швейцарские ученые собрали нанодвигатель из 16 атомов, а их коллеги из Японии сняли движения отдельных молекул на видео с частотой 1600 кадров в секунду.