Fizik örgütleri ağının yakın zamanda bildirdiğine göre, Finlandiyalı araştırmacılar, %130'luk bir dış kuantum verimliliğine sahip siyah silikon fotodedektör geliştirdiler. Bu, fotovoltaik cihazların verimliliğinin %100'lük teorik sınırı aştığı ilk sefer. Bu durumun, fotoelektrik algılama cihazlarının verimliliğini büyük ölçüde artırması bekleniyor ve bu cihazlar arabalarda, cep telefonlarında, akıllı saatlerde ve tıbbi ekipmanlarda yaygın olarak kullanılıyor.
Fotodedektör, ışığı veya diğer elektromanyetik enerjiyi ölçebilen, fotonları elektrik akımına dönüştürebilen ve emilen fotonların elektron-delik çiftleri oluşturmasını sağlayan bir sensördür. Fotodedektör, fotodiyot ve fototransistör vb. içerir. Kuantum verimliliği, fotodedektör gibi bir cihaz tarafından bir elektron-delik çiftine alınan fotonların yüzdesini tanımlamak için kullanılır; yani kuantum verimliliği, fotojene edilen elektron sayısının gelen foton sayısına bölünmesiyle elde edilir.
Bir olay fotonu harici bir devreye bir elektron gönderdiğinde, cihazın harici kuantum verimliliği %100'dür (daha önce teorik sınır olarak kabul ediliyordu). Son çalışmada, siyah silikon fotodetektörün verimliliği %130'a kadar çıktı; bu da bir olay fotonunun yaklaşık 1,3 elektron ürettiği anlamına geliyor.
Aalto Üniversitesi araştırmacılarına göre, bu büyük atılımın ardındaki gizli silah, siyah silikon fotodetektörün benzersiz nanoyapısında meydana gelen ve yüksek enerjili fotonlar tarafından tetiklenen yük taşıyıcı çoğaltma sürecidir. Daha önce, bilim insanları bu olguyu gerçek cihazlarda gözlemleyememişti çünkü elektriksel ve optik kayıpların varlığı toplanan elektron sayısını azaltıyordu. Çalışmanın lideri Profesör Hera Severn, "Nanoyapılı cihazlarımızda rekombinasyon ve yansıma kaybı yok, bu yüzden çoğaltılan tüm yük taşıyıcılarını toplayabiliyoruz," diye açıkladı.
Bu verimlilik, Avrupa'nın en doğru ve güvenilir ölçüm hizmeti olan Alman Ulusal Metroloji Topluluğu'nun (PTB) Fiziksel Teknoloji Enstitüsü tarafından doğrulandı.
Araştırmacılar, bu rekor verimliliğin, bilim insanlarının fotoelektrik algılama cihazlarının performansını önemli ölçüde artırabileceği anlamına geldiğini belirtiyor.
Aalto Üniversitesi'ne bağlı ElfysInc şirketinin CEO'su Dr. Mikko Juntuna, "Dedektörlerimiz, özellikle biyoteknoloji ve endüstriyel süreç izleme alanlarında büyük ilgi gördü," dedi. Bu tür dedektörleri ticari kullanım için üretmeye başladıkları bildirildi.
Gönderi zamanı: 11 Temmuz 2023