Российские ученые изготовили высокочувствительные детекторы фотонов при помощи лазерной обработки.
В основе технологии – управление свойствами углеродных нанотрубок, состоящих из свернутых в цилиндры листов графена, которые, в свою очередь, построены на шестигранных углеродных «сотах». Отрицательно заряженные электроны в структуре нанотрубки «прыгают» с одного места на другое, оставляя после себя положительно заряженные «дырки». На основе таких нанотрубок можно создавать высокочувствительные сенсоры, такие, как например фотодетекторы.
Иван Бобринецкий, доктор технических наук, ведущий научный сотрудник Национального исследовательского университета «МИЭТ» поясняет: «Фотодетекторы — это широкий класс приборов, которые используются в разных сферах: от простых видеокамер фиксации нарушений на дорогах и до систем обработки информации в оптических интегральных схемах. Если эти элементы сделать миниатюрнее, то больше поместится в матрицы фото- и видеокамер, что улучшит их разрешение. Также на основе уменьшенных фотодетекторов можно проводить исследования химических и биологических процессов, сопровождающихся спонтанным оптическим излучением, и разрабатывать новые вычислительные устройства на основе квантовых компьютеров».
В данном случае ученым удалось разработать быструю и простую методику модификации оптоэлектронных свойств одностенных углеродных нанотрубок путем локализованного двухфотонного окисления. Они создали одномерную гетероструктуру, соединив в одиночной нанотрубке две части с разными электрическими характеристиками. Две разные части имеют разную проводимость: как у металла и полупроводника. На их стыке образуется аналог электронно-дырочного перехода, при котором электроны от «металлической» части стремятся к той половине, где преобладают «дырки». Проводимость полупроводника зависит от оптического излучения, и фотодетектор, уловив свет, превращает его в электрическое излучение.
Разработанный учеными фотодетектор способен засечь одиночный импульс длительностью 300 фемтосекунд и мощностью 0,2 мВт/см2.
Изображение: © Иван Бобринецкий/МИЭТ
Статья: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aelm.202000872
