Сходу три группы физиков: из Австрии, Гонконга и из США представили макеты фотодетекторов на базе графена.Материалы по теме13:17 24 июня 2013Образцово-показательная физикаИнтервью с лауреатом премии Спинозы Мишей Кацнельсоном

Классические фотодетекторы работают за счет того, что квант света передает носителю заряда энергию, достаточную для преодоления потенциального барьера, зазора меж энергетическими уровнями в полупроводнике, но графен не является «полноценным» полупроводником и у него нет так именуемой нелегальной зоны.

Из-за отсутствия нелегальной зоны графеновые сенсоры оказались способны регистрировать (в случае с разработкой группы из Китайского института в Гонконге) кванты света в среднем инфракрасном спектре, с длиной волны от 1,55 до 2,75 микрометров. Создатели говорят, что их сенсор способен работать при комнатной температуре, хотя германиевые аналоги с чувствительностью в том же спектре просит остывания водянистым азотом. Как поясняется в Nature News, работа при комнатной температуре может упростить выявление хим веществ в атмосфере и сделать более доступными биохимические исследования в исследовательских целях.

Эти устройства конвертируют инфракрасные оптические сигналы в электронные импульсы, при этом эффективность графеновых фотодетекторов выше, чем у подобных устройств обычного типа. Все три работы размещены журнальчиком Nature Photonics (1, 2, 3) и коротко их сущность пересказана в сообщении Nature News.Все три разработки несколько различаются меж собой, но они все употребляют главную особенность графена, способность преобразовывать в электронные импульсы световые кванты с разной энергией.

Участник американской группы, Дирк Энглунд, физик из Массачусетского технологического института, выделил также то, что скорость передачи данных через фотодетекторы на базе графена составила 12 гигабит за секунду, другими словами оказалась сравнима с обыкновенными полупроводниковыми устройствами. По его прогнозам, быстрый переход на графен произойдет тогда, когда ученые и технологи научатся синтезировать этот двумерный материал в промышленных количествах со размеренно высочайшим качеством: на сей день это главное препятствие на пути к графеновой электронике.

Отсутствие нелегальной зоны, как объясняет один из создавших новые сенсоры ученых, Томас Мюллер из Технологического института в Вене, сделала его безупречным материалом для устройства, которое конвертирует инфракрасные импульсы в электронные.

Мюллер объяснил (и эти пояснения верны для всех 3-х обрисованных в Nature Photonics устройств), что графен обещает быть дешевле обычного германия, а операции с графеном уже довольно отработаны на технологическом уровне. Главный неувязкой, которая не дозволила ранее сделать графеновые фотодетекторы, являлась прозрачность материала: пропускающий свет и инфракрасное излучение графен плохо подходил для устройства, действие которого по определению связано с поглощением излучения. 1-ые эталоны сенсоров, приобретенные в 2009 году и описанные тогда в Nature Nanotechnology имели из-за собственной прозрачности очень низкую эффективность и гласить о практическом применении таких устройств было нельзя. Делему удалось решить только на данный момент: выдаваемый сенсорами при освещении ток еще не достигнул обычного для германиевых устройств значения, но уже более чем в 50 раз затмил результаты 2009 года. По воззрению всех разработчиков, разрыв скоро будет ликвидирован; не считая того, новые сенсоры уже затмили германиевые по другим характеристикам.

Из-за большей по сопоставлению с кремнием и многими полупроводниками подвижности носителей заряда графен считается многообещающим материалом для электрических устройств. К числу его недочетов относят отсутствие в немодифицированном графене нелегальной зоны, также технологическую сложность получения огромных однородных листов.