Квантната ефикасност на фотодетекторот ја надминува теоретската граница

Според мрежата на организацијата на физичари неодамна објавија дека финските истражувачи развиле црн силиконски фотодетектор со надворешна квантна ефикасност од 130%, што е првпат ефикасноста на фотоволтаичните уреди да ја надмине теоретската граница од 100%, што се очекува во голема мера да подобрување на ефикасноста на фотоелектричните уреди за откривање, а овие уреди се широко користени во автомобили, мобилни телефони, паметни часовници и медицинска опрема.

Фотодетектор е сензор кој може да мери светлина или друга електромагнетна енергија, да ги конвертира фотоните во електрична струја, а апсорбираните фотони да формираат парови електрон-дупки. Фотодетекторот вклучува фотодиода и фототранзистор, итн. Квантната ефикасност се користи за дефинирање на процентот на фотони примени од уред како фотодетектор во пар електрон-дупка, односно квантната ефикасност е еднаква на бројот на фотогенерирани електрони поделен со бројот на инцидентни фотони.

Кога инцидентен фотон произведува електрон во надворешно коло, надворешната квантна ефикасност на уредот е 100% (претходно се сметаше дека е теоретска граница). Во најновата студија, црниот силиконски фотодетектор имал ефикасност до 130 проценти, што значи дека еден инцидентен фотон произведува околу 1,3 електрони.

Според истражувачите од Универзитетот Алто, тајното оружје зад овој голем пробив е процесот на множење на носители на полнеж што се случува во уникатната наноструктура на црниот силиконски фотодетектор, кој се активира од фотони со висока енергија. Претходно, научниците не можеа да го набљудуваат феноменот во вистински уреди, бидејќи присуството на електрични и оптички загуби го намали бројот на собрани електрони. „Нашите наноструктурирани уреди немаат рекомбинација и загуба на рефлексија, така што можеме да ги собереме сите мултиплицирани носители на полнење“, објасни лидерот на студијата, професорката Хера Северн.

Оваа ефикасност е потврдена од Институтот за физичка технологија на Германското национално метролошко друштво (PTB), најточната и најсигурна услуга за мерење во Европа.

Истражувачите забележуваат дека оваа рекордна ефикасност значи дека научниците можат во голема мера да ги подобрат перформансите на уредите за детекција на фотоелектрицитет.

„Нашите детектори предизвикаа голем интерес, особено во областите на биотехнологијата и следењето на индустриските процеси“, рече д-р Мико Јунтуна, извршен директор на ElfysInc, компанија во сопственост на Универзитетот Аалто. Се известува дека тие почнале да произведуваат вакви детектори за комерцијална употреба.