Наука и технологии России

Вход Регистрация

Учёные из России, Китая и Саудовской Аравии улучшили качество фотодетекторов

Обработка ультрафиолетом повышает качество  световых сенсоров и цифровых камер в смартфонах, обнаружили учёные из МФТИ, Китая и Саудовской Аравии. Их статья опубликована в журнале Advanced Functional Materials.

Фотодетекторы Фото с сайта ru.fotolia.com

Фотодетекторы – датчики, которые в ответ на облучение светом вырабатывают электрический ток, позволяя таким образом обнаружить свет. Они широко  применяются в самых разных приборах - от смартфонов до межпланетных станций, но, как правило, реагируют на узкий диапазон длин волн, что создает множество трудностей разработчикам. Учёные из МФТИ, вместе с коллегами из Института прикладной химии в Чанчуне (Китай) и Университета короля Сауда (Саудовская Аравия) нашли быстрый, дешевый и эффективный способ «расширить» диапазон чувствительности фотодетекторов.

Облучая ультрафиолетом фотодетектор, содержащий наночастицы оксида цинка, исследователи обнаружили: ультрафиолет, взаимодействуя с поверхностью фотодетектора, меняет чувствительность прибора.

По словам учёных, излучение «отцепляет» атомы кислорода от молекул оксида цинка. Благодаря этому происходит перераспределение электронов и дырок (вакантных мест для электронов), приводящее к отсоединению атомов кислорода. В итоге освобожденные электроны могут переносить заряд, создавая ток даже при минимально детектируемой оптической мощности (60 пиковатт) и малой разности потенциалов (около 0,5 вольта).

В результате облучения рабочий спектральный диапазон прибора увеличивается, а максимальная внешняя квантовая эффективность (ВКЭ), то есть отношение числа «выбитых» электронов к числу падающих фотонов, возрастает с 30% до 140 000%. Это значит, что до облучения ультрафиолетом десять фотонов порождали три электрона, а после облучения уже 14 тысяч.

Когда учёные начали разбираться, что происходит внутри детекторов, они поняли: «волшебные» свойства ультрафиолета связаны с очень простым химическим процессом – по сути, излучение «очищает» детектор от молекул атомов кислорода, которые проникли внутрь него во время изготовления фотодатчика и соединились с его основным веществом, оксидом цинка, препятствуя движению электронов.

Достаточно один раз облучить фотодетектор ультрафиолетом, чтобы он превратился в широкополосный светодатчик. Новые свойства будут сохраняться, поскольку слой оксида цинка закрыт слоем алюминия, защищающим его от кислорода.

По мнению учёных, облученные фотодетекторы могут найти множество применений: от получения изображений до измерения состава атмосферы.

STRF.ru

РЕЙТИНГ

2.00
голосов: 2

Обсуждение