Fizikų organizacijų tinklo duomenimis, Suomijos mokslininkai sukūrė juodojo silicio fotodetektorių, kurio išorinis kvantinis efektyvumas siekia 130 %. Tai pirmas kartas, kai fotovoltinių įrenginių efektyvumas viršija teorinę 100 % ribą. Tikimasi, kad tai labai pagerins fotoelektrinių aptikimo įrenginių efektyvumą, o šie įrenginiai plačiai naudojami automobiliuose, mobiliuosiuose telefonuose, išmaniuosiuose laikrodžiuose ir medicinos įrangoje.
Fotodetektorius yra jutiklis, galintis matuoti šviesą ar kitą elektromagnetinę energiją, paversti fotonus elektros srove, o sugerti fotonai sudaro elektronų ir skylių poras. Fotodetektorių sudaro fotodiodas, fototranzistorius ir kt. Kvantinis efektyvumas naudojamas apibrėžti fotonų, kuriuos prietaisas, pvz., fotodetektorius, gauna į elektronų ir skylių porą, procentinę dalį, t. y. kvantinis efektyvumas yra lygus fotogeneruotų elektronų skaičiui, padalytam iš įkritusių fotonų skaičiaus.
Kai krintantis fotonas sukuria elektroną, nukreiptą į išorinę grandinę, įrenginio išorinis kvantinis efektyvumas yra 100 % (anksčiau manyta, kad tai teorinė riba). Naujausiame tyrime juodojo silicio fotodetektoriaus efektyvumas siekė iki 130 procentų, o tai reiškia, kad vienas krintantis fotonas sukuria apie 1,3 elektrono.
Pasak Aalto universiteto tyrėjų, šio didelio proveržio slaptasis ginklas yra krūvininkų dauginimosi procesas, vykstantis unikalioje juodojo silicio fotodetektoriaus nanostruktūroje, kurią sukelia didelės energijos fotonai. Anksčiau mokslininkai negalėjo stebėti šio reiškinio tikruose įrenginiuose, nes dėl elektrinių ir optinių nuostolių sumažėjo surenkamų elektronų skaičius. „Mūsų nanostruktūriniuose įrenginiuose nėra rekombinacijos ir atspindžio nuostolių, todėl galime surinkti visus padaugintus krūvininkus“, – aiškino tyrimo vadovė profesorė Hera Severn.
Šį efektyvumą patvirtino Vokietijos nacionalinės metrologijos draugijos (PTB) Fizikinės technologijos institutas – tiksliausia ir patikimiausia matavimo tarnyba Europoje.
Tyrėjai pažymi, kad šis rekordinis efektyvumas reiškia, jog mokslininkai gali gerokai pagerinti fotoelektrinių aptikimo įrenginių našumą.
„Mūsų detektoriai sulaukė didelio susidomėjimo, ypač biotechnologijų ir pramoninių procesų stebėsenos srityse“, – teigė dr. Mikko Juntuna, Aalto universiteto valdomos bendrovės „ElfysInc“ generalinis direktorius. Pranešama, kad jie pradėjo gaminti tokius detektorius komerciniam naudojimui.
Įrašo laikas: 2023 m. liepos 11 d.