Ученые создали фотодетекторы на основе графена, которые потребляют мало энергии и не нуждаются в охлаждении. Такие фотодетекторы 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 впервые продемонстрировали 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 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 теплопроводностью и высокой механической жесткостью 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 для этого 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. Такие фотодетекторы 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.
Исследователи создали математическую модель эпилепсии