Новый фотоприемник вытесняет все существующие датчики терагерцового и инфракрасного излучения

Специалисты Московского физико-технического института при взаимодействии с коллегами из Соединенных Штатов и Японии рассчитали значения оптимальных параметров для графена и смеси мышьяка и черного фосфора для их использования в слоях фотоприемника. Приемники нового формата могут в потенциале заменить все остальные аналоги, использующие инфракрасное и терагерцовое излучение.

Волны дальнего инфракрасного диапазона представляют ценность не только с точки зрения применения в бытовых целях, но и для научных исследований. Поскольку аналогичные волны излучает образующаяся космическая пыль, знания о них существенно расширяют представления о галактическом пространстве. Помимо этого, инфракрасный диапазон используется при конструировании приборов ночного видения, создании пультов ДУ, в датчиках, фиксирующих сердечный ритм и даже некоторых ракетных системах.

Терагерцовое излучение находит свое применение при проверке багажа, являясь более безопасным по сравнению с рентгеновским излучением. В связи с этим, уже сейчас очевидно, что новые сенсоры будут пользоваться большой популярностью в самых разных сферах народного хозяйства.

В ходе своих исследований авторы использовали фотоприемники, содержащие один монослой из графена, окруженный смесью мышьяка и фосфора в самых различных пропорциях. Специалисты могли менять частоты диапазона аппарата благодаря различным вариациям входящих в состав компонентов. При этом каждый переход электрона между зонами графена, и в дальнейшем – с выходом в зону проводимости в приемнике фиксировался. Благодаря температурным эффектам, сигналы как в инфракрасном, так и в терагерцовом диапазоне регистрируются даже при отсутствии электромагнитных волн.

Издание Optics Express опубликовало результаты исследований относительно характеристик элементов, состоящих из графенового монослоя. Выяснилось, что такие приемники являются альтернативой всех использующихся в настоящее время датчиков как терагерцового, так и инфракрасного излучения. Эффективное соотношение сигнала и шума при работе таких систем обеспечивается даже в случае слабого излучения, при этом рабочий диапазон может быть скорректирован без существенных потерь качества.

Одним из главных направлений использования новых сенсоров могут стать инфракрасные телескопы. Более чистый сигнал приемников по сравнению с существующими в настоящее время повысит эффективность прибора и достоверность проводимых им исследований.