Према недавно објављеном извештају мреже организација физичара, фински истраживачи су развили црни силицијумски фотодетектор са екстерном квантном ефикасношћу од 130%, што је први пут да ефикасност фотонапонских уређаја прелази теоријску границу од 100%, што би требало да значајно побољша ефикасност фотоелектричних уређаја за детекцију, а ови уређаји се широко користе у аутомобилима, мобилним телефонима, паметним сатовима и медицинској опреми.
Фотодетектор је сензор који може да мери светлост или другу електромагнетну енергију, претвара фотоне у електричну струју, а апсорбовани фотони формирају електрон-шупљинске парове. Фотодетектор укључује фотодиоду и фототранзистор итд. Квантна ефикасност се користи за дефинисање процента фотона које прима уређај као што је фотодетектор у електрон-шупљински пар, односно квантна ефикасност је једнака броју фотогенерисаних електрона подељеном са бројем упадних фотона.
Када упадни фотон произведе електрон у спољашњем колу, спољашња квантна ефикасност уређаја је 100% (што се раније сматрало теоријском границом). У најновијој студији, црни силицијумски фотодетектор је имао ефикасност до 130 процената, што значи да један упадни фотон производи око 1,3 електрона.
Према истраживачима са Универзитета Алто, тајно оружје иза овог великог открића је процес умножавања носилаца наелектрисања који се одвија унутар јединствене наноструктуре црног силицијумског фотодетектора, а који покрећу фотони високе енергије. Раније, научници нису могли да посматрају овај феномен у стварним уређајима јер је присуство електричних и оптичких губитака смањивало број сакупљених електрона. „Наши наноструктурирани уређаји немају рекомбинацију и немају губитак рефлексије, тако да можемо да сакупимо све умножене носиоце наелектрисања“, објаснила је вођа студије, професорка Хера Северн.
Ову ефикасност је потврдио Институт за физичку технологију Немачког националног метролошког друштва (PTB), најтачније и најпоузданије службе за мерење у Европи.
Истраживачи напомињу да ова рекордна ефикасност значи да научници могу значајно побољшати перформансе фотоелектричних уређаја за детекцију.
„Наши детектори су изазвали велико интересовање, посебно у областима биотехнологије и праћења индустријских процеса“, рекао је др Мико Јунтуна, извршни директор компаније ElfysInc, у власништву Универзитета Алто. Наводи се да су почели да производе такве детекторе за комерцијалну употребу.
Време објаве: 11. јул 2023.