Fizikçiler örgüt ağının yakın zamanda bildirdiğine göre, Finlandiyalı araştırmacılar, %130'luk harici kuantum verimliliğine sahip siyah silikon bir fotodedektör geliştirdiler. Bu, fotovoltaik cihazların verimliliğinin %100'lük teorik sınırı aşmasının ilk örneğidir ve fotoelektrik algılama cihazlarının verimliliğini büyük ölçüde artırması beklenmektedir. Bu cihazlar otomobillerde, cep telefonlarında, akıllı saatlerde ve tıbbi ekipmanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Fotodedektör, ışığı veya diğer elektromanyetik enerjiyi ölçebilen, fotonları elektrik akımına dönüştüren ve emilen fotonlardan elektron-delik çiftleri oluşturan bir sensördür. Fotodedektörler arasında fotodiyot ve fototransistör vb. bulunur. Kuantum verimliliği, fotodedektör gibi bir cihaz tarafından alınan fotonların elektron-delik çiftine dönüşme yüzdesini tanımlamak için kullanılır; yani kuantum verimliliği, fotogenerasyon yoluyla oluşan elektron sayısının gelen foton sayısına bölünmesiyle elde edilir.
Gelen bir foton harici bir devreye bir elektron gönderdiğinde, cihazın harici kuantum verimliliği %100'dür (daha önce teorik sınır olarak düşünülüyordu). Son çalışmada, siyah silikon fotodedektörün verimliliği %130'a kadar çıktı; bu da gelen bir fotonun yaklaşık 1,3 elektron ürettiği anlamına gelir.
Aalto Üniversitesi araştırmacılarına göre, bu büyük atılımın ardındaki gizli silah, yüksek enerjili fotonlar tarafından tetiklenen, siyah silikon fotodedektörün benzersiz nanoyapısı içinde meydana gelen yük taşıyıcı çoğalma sürecidir. Daha önce bilim insanları, elektriksel ve optik kayıpların varlığı toplanan elektron sayısını azalttığı için bu fenomeni gerçek cihazlarda gözlemleyememişlerdi. Çalışmanın lideri Profesör Hera Severn, "Nanoyapılı cihazlarımızda rekombinasyon ve yansıma kaybı yok, bu nedenle çoğalan tüm yük taşıyıcılarını toplayabiliyoruz" diye açıkladı.
Bu verimlilik, Avrupa'nın en doğru ve güvenilir ölçüm hizmeti olan Alman Ulusal Metroloji Derneği Fiziksel Teknoloji Enstitüsü (PTB) tarafından doğrulanmıştır.
Araştırmacılar, bu rekor verimliliğin, bilim insanlarının fotoelektrik algılama cihazlarının performansını büyük ölçüde iyileştirebileceği 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 büyük ilgi uyandırdı" dedi. Şirketin bu dedektörlerin ticari kullanım için üretimine başladığı bildiriliyor.
Yayın tarihi: 11 Temmuz 2023