Лазерный мир

Ученые создали фотодетекторы на основе графена, которые потребляют мало энергии и не нуждаются в охлаждении. Они могут использоваться при создании портативных матриц высокого разрешения, составляющих основу современных фото- и видеокамер. Статья ученых опубликована в журнале ACS Photonics. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ).

«Мы впервые продемонстрировали новую технологию, основанную на прямой лазерной модификации материала атомной толщины, и функциональный прибор, фотодетектор, созданный с ее использованием. Учитывая, что электроника и микроэлектроника сейчас находятся в состоянии поиска новых материалов и методов, позволяющих повысить характеристики приборов, предложенная нами технология может явиться началом нового технологического направления», — говорит один из авторов работы, профессор Национального исследовательского университета «МИЭТ» Иван Бобринецкий.

Графен — материал, представляющий собой слой графита толщиной в один атом. После своего открытия он привлек внимание ученых из-за обилия уникальных и практически важных физических свойств. Например, благодаря рекордно большой теплопроводности и высокой механической жесткости его можно использовать для создания высокоэффективных теплоотводящих поверхностей. Благодаря малой толщине и высокой подвижности электронов в его структуре графен может использоваться для изготовления элементов микросхем: транзисторов и конденсаторов.

В своей новой работе ученые показали, что графен можно использовать в качестве материала для фотодетекторов. Обычный графен нельзя было использовать из-за того, что сгенерированные носители заряда на его поверхности быстро рекомбинируются, поэтому ученые модифицировали ее, облучая графен лазером очень короткое время — порядка одной квадриллионной доли секунды. Они проводили эту работу на подложке из кремния, но, по словам исследователей, заменить его может и гибкий полимер. В результате эксперимента ученые получили материал с иной структурой энергетических уровней атомов, это делает его намного более чувствительным к воздействию видимого света.

Новая технология позволяет делать фотодетекторы атомной толщины, которые потребляют мало энергии и не нуждаются в охлаждении. Они могут использоваться при создании портативных матриц высокого разрешения, составляющих основу современных фото- и видеокамер. Подобные структуры также можно использовать в новых элементах электроники в качестве компонентов оптических пар — элементов микросхем, сигнал в которых передается с помощью световых, а не электрических импульсов. По словам ученых, применение разработанной технологии перспективно в оптогенетике — исследовании и лечении заболеваний мозга и нервной системы путем введения в ткани оптических волокон. Если поместить фотодетектор на конце оптического волокна, то это позволит повысить разрешение и чувствительность методов оптогенетики.

Источник: https://indicator.ru/news/2018/08/21/fotodetektor-iz-grafena/