Ученые создали материал для поглощения до 96 процентов инфракрасного света
Российские ученые создали материал, который поглощает до 96% ближнего и коротковолнового инфракрасного света. Разработка может сделать дешевле и экологичнее детекторы для систем связи, ночного видения и медицинской диагностики.
Источник: Новости науки
МОСКВА, 3 октября /Новости науки/. Российские ученые разработали недорогую и нетоксичную технологию получения материала, способного поглощать до 96% ближнего и коротковолнового инфракрасного света. Об этом сообщается в пресс-релизе Российского научного фонда.
«Разработанная технология делает инфракрасную оптику и сенсорику безопаснее и дешевле. В своей работе мы использовали доступные и нетоксичные материалы, совместимые с существующим полупроводниковым производством. Это позволит снизить стоимость и повысить экологичность детекторов, востребованных в системах безопасности, медицинской диагностики и экологического мониторинга. В дальнейшем мы планируем оптимизировать конструкцию детектора, чтобы повысить прозрачность верхнего электрического контакта. Кроме того, мы намерены исследовать применение нашей технологии текстурирования для создания германиевых солнечных элементов, где микрорельеф может дать такой же эффект, как в кремниевой технологии», — приводятся в пресс-релизе слова руководителя проекта Александра Шевлягина.
Для получения материала исследователи обработали гладкую пластину германия нагретой до 60 градусов смесью серной кислоты и перекиси водорода. На ее поверхности образовался плотный массив микроскопических пирамидок, которые уменьшили среднее отражение света с 40% до 12%. После нанесения на этот рельеф тонкого слоя германида магния отражение снизилось до 4,2%, благодаря чему материал смог улавливать почти 96% ближнего и коротковолнового инфракрасного света.
На основе полученного материала ученые создали фотодетектор, воспринимающий инфракрасное излучение с длиной волны от 800 до 3000 нанометров. Для сравнения, существующие приборы на основе германия и его композитов, для которых требуется более сложная и дорогая обработка поверхности, работают с излучением длиной волны не более 2200 нанометров.
При длине волны 1550 нанометров, используемой в телекоммуникациях, созданный прибор преобразует свет в электрический сигнал с эффективностью 100%, причем процесс занимает десятки микросекунд. По данным исследователей, такие характеристики позволяют рассматривать разработку для систем высокоскоростной связи.
Инфракрасные датчики применяются в оптоволоконной передаче данных, системах ночного видения, бесконтактных термометрах, а также для визуализации сосудов и опухолей во время операций. Наиболее распространенный материал для таких устройств — кремний — воспринимает только видимый и ближний инфракрасный свет, тогда как германий охватывает более широкий диапазон, но отражает до 40% падающего на него излучения.
«Разработанная технология делает инфракрасную оптику и сенсорику безопаснее и дешевле. В своей работе мы использовали доступные и нетоксичные материалы, совместимые с существующим полупроводниковым производством. Это позволит снизить стоимость и повысить экологичность детекторов, востребованных в системах безопасности, медицинской диагностики и экологического мониторинга. В дальнейшем мы планируем оптимизировать конструкцию детектора, чтобы повысить прозрачность верхнего электрического контакта. Кроме того, мы намерены исследовать применение нашей технологии текстурирования для создания германиевых солнечных элементов, где микрорельеф может дать такой же эффект, как в кремниевой технологии», — приводятся в пресс-релизе слова руководителя проекта Александра Шевлягина.
Для получения материала исследователи обработали гладкую пластину германия нагретой до 60 градусов смесью серной кислоты и перекиси водорода. На ее поверхности образовался плотный массив микроскопических пирамидок, которые уменьшили среднее отражение света с 40% до 12%. После нанесения на этот рельеф тонкого слоя германида магния отражение снизилось до 4,2%, благодаря чему материал смог улавливать почти 96% ближнего и коротковолнового инфракрасного света.
На основе полученного материала ученые создали фотодетектор, воспринимающий инфракрасное излучение с длиной волны от 800 до 3000 нанометров. Для сравнения, существующие приборы на основе германия и его композитов, для которых требуется более сложная и дорогая обработка поверхности, работают с излучением длиной волны не более 2200 нанометров.
При длине волны 1550 нанометров, используемой в телекоммуникациях, созданный прибор преобразует свет в электрический сигнал с эффективностью 100%, причем процесс занимает десятки микросекунд. По данным исследователей, такие характеристики позволяют рассматривать разработку для систем высокоскоростной связи.
Инфракрасные датчики применяются в оптоволоконной передаче данных, системах ночного видения, бесконтактных термометрах, а также для визуализации сосудов и опухолей во время операций. Наиболее распространенный материал для таких устройств — кремний — воспринимает только видимый и ближний инфракрасный свет, тогда как германий охватывает более широкий диапазон, но отражает до 40% падающего на него излучения.
