Fizik örgütleri ağının yakın zamanda bildirdiğine göre, Fin araştırmacılar, %130'luk bir dış kuantum verimliliğine sahip siyah silikon bir fotodedektör geliştirdiler. Bu, fotovoltaik cihazların verimliliğinin %100'lük teorik sınırı aşması anlamına geliyor. Bu durumun, fotoelektrik algılama cihazlarının verimliliğini büyük ölçüde artırması bekleniyor ve bu cihazlar otomobillerde, 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 oluşturduğu 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, fotojenlenmiş elektron sayısının olay foton sayısına bölünmesine eşittir.
Bir olay fotonu harici bir devreye bir elektron ürettiğinde, cihazın harici kuantum verimliliği %100'dür (önceden teorik sınır olduğu düşünülüyordu). 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, yüksek enerjili fotonlar tarafından tetiklenen siyah silikon fotodetektörün benzersiz nanoyapısı içinde gerçekleşen yük taşıyıcı çoğaltma işlemidir. Daha önce, bilim insanları bu olguyu gerçek cihazlarda gözlemleyememişti çünkü elektriksel ve optik kayıpların varlığı toplanan elektron sayısını azaltmıştı. Çalışmanın lideri Profesör Hera Severn, "Nanoyapılı cihazlarımızın rekombinasyonu ve yansıma kaybı yok, bu yüzden çoğaltılmış 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 ait bir şirket olan ElfysInc'in CEO'su Dr. Mikko Juntuna, "Dedektörlerimiz özellikle biyoteknoloji ve endüstriyel süreç izleme alanlarında çok ilgi gördü" dedi. Ticari kullanım için bu tür dedektörler üretmeye başladıkları bildirildi.
Gönderi zamanı: 11-Tem-2023