Новости

22 августа, 2018 13:27

Ученые создали высокочувствительный фотодетектор атомной толщины

Источник: Газета.ru

Фото: работа на установке фемтосекундной лазерной обработки. Источник: Иван Бобринецкий

Сотрудники Московского института электронной техники (МИЭТ) совместно с зарубежными коллегами использовали современные методы лазерной обработки для создания на основе графена фотодетекторов, 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. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ). Статья ученых опубликована в журнале ACS Photonics.

«По сути, 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, доктор технических наук, профессор кафедры квантовой физики и наноэлектроники 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, этот материал обладает рекордно большой теплопроводностью и высокой механической жесткостью, что делает его пригодным 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.

Новое применение этого материала описали в своей работе ученые Московского института электронной техники. Они показали, что графен можно использовать в качестве материала для фотодетекторов. Обычный графен был непригоден для этого из-за быстрой рекомбинации сгенерированных носителей заряда на его поверхности, поэтому ученые модифицировали ее, облучая графен лазером очень короткое время – порядка одной квадриллионной доли секунды. В качестве подложки, на которой проводилась модификация образца, выступил кремний, но, по словам исследователей, заменить его может и гибкий полимер. Это расширяет горизонты возможного использования технологии модификации наноматериалов. В результате эксперимента ученые получили материал с иной структурой энергетических уровней атомов, что обеспечило его высокую чувствительность к воздействию видимого света.

Созданная учеными 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. Размещение фотодетектора на конце оптического волокна позволит повысить разрешение и чувствительность методов оптогенетики.

«Работа проведена совместно с учеными из Испании и Германии. Российским ученым, непосредственно участвовавшим в разработке самой технологии, удалось перенять передовой международный опыт как в области создания структур на основе графена, так и в работе на уникальной, в том числе и для Европы, установке высокоскоростной фемтосекундной лазерной литографии. В России установок такого уровня нет», – подводит итог Иван Бобринецкий.
29 января, 2025
Физики доказали эффективность автоматической системы управления плотностью плазмы на российском токамаке
Специалисты Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) разработали систему упра...
23 января, 2025
Создан сверхстойкий материал для атомной и аэрокосмической отрасли
Ученые Университета МИСИС представили новый керамический материал с высокой прочностью и максим...