Ang dami ng kahusayan ng photodetector ay sumisira sa teoretikal na limitasyon

Ayon sa network ng organisasyon ng physicists kamakailan ay iniulat na ang mga mananaliksik ng Finnish ay nakabuo ng isang itim na silikon na photodetector na may panlabas na quantum na kahusayan na 130%, na kung saan ay ang unang pagkakataon na ang kahusayan ng mga photovoltaic device ay lumampas sa teoretikal na limitasyon ng 100%, na inaasahang lubos na pagbutihin ang kahusayan ng mga photoelectric detection device, at ang mga device na ito ay malawakang ginagamit sa mga kotse, mobile phone, matalinong relo at kagamitang medikal.

Ang photodetector ay isang sensor na maaaring sumukat ng liwanag o iba pang electromagnetic na enerhiya, i-convert ang mga photon sa isang electric current, at ang mga na-absorb na photon ay bumubuo ng mga pares ng electron-hole. Kasama sa photodetector ang photodiode at phototransistor, atbp. Ang quantum efficiency ay ginagamit upang tukuyin ang porsyento ng mga photon na natanggap ng isang device tulad ng photodetector sa isang electron-hole pair, iyon ay, ang quantum efficiency ay katumbas ng bilang ng mga photogenerated electron na hinati sa ang bilang ng mga photon ng insidente.

Kapag ang isang insidente na photon ay gumagawa ng isang electron sa isang panlabas na circuit, ang panlabas na quantum na kahusayan ng aparato ay 100% (dating naisip na ang teoretikal na limitasyon). Sa pinakahuling pag-aaral, ang black silicon photodetector ay may kahusayan na hanggang 130 porsiyento, na nangangahulugan na ang isang insidente na photon ay gumagawa ng mga 1.3 electron.

Ayon sa mga mananaliksik ng Aalto University, ang lihim na sandata sa likod ng malaking tagumpay na ito ay ang proseso ng pagpaparami ng charge-carrier na nangyayari sa loob ng natatanging nanostructure ng black silicon photodetector, na na-trigger ng high-energy photon. Noong nakaraan, ang mga siyentipiko ay hindi nagawang obserbahan ang kababalaghan sa mga tunay na aparato dahil ang pagkakaroon ng mga pagkalugi ng elektrikal at optical ay nagbawas sa bilang ng mga electron na nakolekta. "Ang aming mga nanostructured device ay walang recombination at walang reflection loss, kaya maaari naming kolektahin ang lahat ng multiplied charge carriers," paliwanag ng pinuno ng pag-aaral na si Propesor Hera Severn.

Ang kahusayan na ito ay na-verify ng Institute of Physical Technology ng German National Metrology Society (PTB), ang pinakatumpak at maaasahang serbisyo sa pagsukat sa Europe.

Napansin ng mga mananaliksik na ang kahusayan ng record na ito ay nangangahulugan na ang mga siyentipiko ay maaaring lubos na mapabuti ang pagganap ng mga photoelectric detection device.

"Ang aming mga detector ay nakabuo ng maraming interes, lalo na sa mga lugar ng biotechnology at pagsubaybay sa proseso ng industriya," sabi ni Dr. Mikko Juntuna, CEO ng ElfysInc, isang kumpanya na pag-aari ng Aalto University. Iniulat na nagsimula silang gumawa ng mga naturang detector para sa komersyal na paggamit.