ფიზიკოსთა ორგანიზაციის ქსელის ცნობით, ფინელმა მკვლევარებმა შეიმუშავეს შავი სილიკონის ფოტოდეტექტორი 130%-იანი გარე კვანტური ეფექტურობით, რაც პირველი შემთხვევაა, როდესაც ფოტოელექტრული მოწყობილობების ეფექტურობა აღემატება 100%-იან თეორიულ ზღვარს, რაც, სავარაუდოდ, მნიშვნელოვნად გააუმჯობესებს ფოტოელექტრული დეტექციის მოწყობილობების ეფექტურობას და ეს მოწყობილობები ფართოდ გამოიყენება მანქანებში, მობილურ ტელეფონებში, ჭკვიან საათებსა და სამედიცინო აღჭურვილობაში.
ფოტოდეტექტორი არის სენსორი, რომელსაც შეუძლია გაზომოს სინათლე ან სხვა ელექტრომაგნიტური ენერგია, გარდაქმნას ფოტონები ელექტრულ დენად და შთანთქმული ფოტონები შექმნას ელექტრონ-ხვრელის წყვილები. ფოტოდეტექტორი მოიცავს ფოტოდიოდს, ფოტოტრანზისტორს და ა.შ. კვანტური ეფექტურობა გამოიყენება მოწყობილობის, მაგალითად ფოტოდეტექტორის, მიერ ელექტრონ-ხვრელის წყვილად მიღებული ფოტონების პროცენტული მაჩვენებლის დასადგენად, ანუ კვანტური ეფექტურობა უდრის ფოტოგენერირებული ელექტრონების რაოდენობის გაყოფილს დაცემული ფოტონების რაოდენობაზე.
როდესაც ინციდენტური ფოტონი გარე წრედში ელექტრონს წარმოქმნის, მოწყობილობის გარე კვანტური ეფექტურობა 100%-ია (ადრე თეორიულ ზღვარად ითვლებოდა). უახლეს კვლევაში, შავი სილიციუმის ფოტოდეტექტორის ეფექტურობა 130 პროცენტამდე იყო, რაც ნიშნავს, რომ ერთი ინციდენტური ფოტონი დაახლოებით 1.3 ელექტრონს წარმოქმნის.
აალტოს უნივერსიტეტის მკვლევარების თქმით, ამ მნიშვნელოვანი გარღვევის საიდუმლო იარაღი შავი სილიციუმის ფოტოდეტექტორის უნიკალურ ნანოსტრუქტურაში მიმდინარე მუხტის მატარებლის გამრავლების პროცესია, რომელიც მაღალი ენერგიის ფოტონებით აქტიურდება. აქამდე მეცნიერებს არ შეეძლოთ ამ ფენომენის რეალურ მოწყობილობებში დაკვირვება, რადგან ელექტრული და ოპტიკური დანაკარგების არსებობა ამცირებდა შეგროვებული ელექტრონების რაოდენობას. „ჩვენს ნანოსტრუქტურირებულ მოწყობილობებს არ აქვთ რეკომბინაცია და არეკვლის დანაკარგი, ამიტომ ჩვენ შეგვიძლია შევაგროვოთ ყველა გამრავლებული მუხტის მატარებელი“, - განმარტა კვლევის ხელმძღვანელმა, პროფესორმა ჰერა სევერნმა.
ეს ეფექტურობა დადასტურებულია გერმანიის ეროვნული მეტროლოგიის საზოგადოების (PTB) ფიზიკური ტექნოლოგიების ინსტიტუტის მიერ, რომელიც ევროპაში ყველაზე ზუსტი და სანდო გაზომვის სერვისია.
მკვლევარები აღნიშნავენ, რომ ეს რეკორდული ეფექტურობა ნიშნავს, რომ მეცნიერებს შეუძლიათ მნიშვნელოვნად გააუმჯობესონ ფოტოელექტრული დეტექციის მოწყობილობების მუშაობა.
„ჩვენმა დეტექტორებმა დიდი ინტერესი გამოიწვია, განსაკუთრებით ბიოტექნოლოგიისა და სამრეწველო პროცესების მონიტორინგის სფეროებში“, - განაცხადა დოქტორმა მიკო ჯუნტუნამ, ElfysInc-ის აღმასრულებელმა დირექტორმა, რომელიც აალტოს უნივერსიტეტის საკუთრებაში არსებული კომპანიაა. ცნობილია, რომ მათ ასეთი დეტექტორების წარმოება კომერციული გამოყენებისთვის დაიწყეს.
გამოქვეყნების დრო: 2023 წლის 11 ივლისი