Невероятного результата удалось достичь благодаря уникальным кремниевым наноструктурам, которые запускают «процесс размножения носителей заряда».
Схематическое изображение того, как фотодетектор умножает носители заряда / Wisa Forbom
Финские ученые из Университета Аалто создали фотодетекторное устройство, внешняя квантовая эффективность которого составляет около 130%. Это первый случай, когда исследователям удалось добиться более чем стопроцентной величины этого показателя. Статья о разработке опубликована в журнале Physical Review Letters.
«Когда мы увидели результаты, то едва поверили своим глазам. Мы сразу захотели проверить их с помощью независимых измерений», — говорит руководитель исследования профессор Хеле Савин. Для поверки были приглашены специалисты из национального метрологического института Physikalisch-Technische Bundesanstalt, которые подтвердили, что никакой ошибки тут нет. «Это масштабный прорыв — и в то же время долгожданный шаг вперед для нас, метрологов, мечтающих о более высокой чувствительности [измерительных приборов]», — прокомментировал результаты проверки представитель института Лутц Вернер.
Внешняя квантовая эффективность (ВКЭ) определяется как отношение числа генерируемых пар электронов к числу падающих на устройство фотонов. Стопроцентная ВКЭ означает, что один входящий фотон генерирует один электрон для электрической цепи устройства. В фотодетекторе, разработанном финскими физиками, на один фотон приходится в среднем 1,3 электрона.
Секрет такого результата кроется в уникальных кремниевых наноструктурах, которые запускают «процесс размножения носителей заряда». Такое явление не наблюдалось ранее в реальных устройствах, поскольку электрические и оптические потери уменьшали количество сгенерированных электронов и снижали показатель ВКЭ. В новом фотодетекторе потери удалось сократить практически до нуля.
Такие результаты дают возможность улучшать эффективность работы почти любых устройств, в основе которых лежат детекция и регистрация светового потока: беспилотных авто, камер мобильных телефонов, устройств слежения. «Подобные детекторы привлекают все больше внимания, особенно в области биотехнологии и мониторинга промышленных процессов», — подытоживают авторы разработки.
Ранее мы писали о том, что швейцарские ученые собрали нанодвигатель из 16 атомов, а их коллеги из Японии сняли движения одиночных молекул на видео с частотой 1600 кадров в секунду.
