Theo mạng lưới tổ chức vật lý gần đây đã báo cáo rằng các nhà nghiên cứu Phần Lan đã phát triển bộ tách sóng quang silicon đen với hiệu suất lượng tử bên ngoài là 130%, đây là lần đầu tiên hiệu suất của các thiết bị quang điện vượt quá giới hạn lý thuyết là 100%, dự kiến sẽ tăng đáng kể. nâng cao hiệu quả của các thiết bị phát hiện quang điện và các thiết bị này được sử dụng rộng rãi trong ô tô, điện thoại di động, đồng hồ thông minh và thiết bị y tế.
Bộ tách sóng quang là một cảm biến có thể đo ánh sáng hoặc năng lượng điện từ khác, chuyển đổi photon thành dòng điện và các photon bị hấp thụ tạo thành cặp electron-lỗ trống. Bộ tách sóng quang bao gồm photodiode và phototransistor, v.v. Hiệu suất lượng tử được sử dụng để xác định tỷ lệ phần trăm photon được một thiết bị như bộ tách sóng quang nhận được thành một cặp lỗ electron, nghĩa là hiệu suất lượng tử bằng số lượng electron được tạo ra quang học chia cho số lượng photon tới.
Khi một photon tới tạo ra một electron ở mạch ngoài, hiệu suất lượng tử bên ngoài của thiết bị là 100% (trước đây được cho là giới hạn lý thuyết). Trong nghiên cứu mới nhất, bộ tách sóng quang silicon đen có hiệu suất lên tới 130%, nghĩa là một photon tới tạo ra khoảng 1,3 electron.
Theo các nhà nghiên cứu của Đại học Aalto, vũ khí bí mật đằng sau bước đột phá lớn này là quá trình nhân đôi hạt tải điện xảy ra trong cấu trúc nano độc đáo của bộ tách sóng quang silicon đen, được kích hoạt bởi các photon năng lượng cao. Trước đây, các nhà khoa học không thể quan sát hiện tượng này trên các thiết bị thực vì sự hiện diện của tổn thất điện và quang học làm giảm số lượng electron thu thập được. Giáo sư Hera Severn, người đứng đầu nghiên cứu giải thích: “Các thiết bị có cấu trúc nano của chúng tôi không có sự tái hợp và không bị mất phản xạ, vì vậy chúng tôi có thể thu thập tất cả các hạt mang điện được nhân lên”.
Hiệu suất này đã được xác nhận bởi Viện Công nghệ Vật lý thuộc Hiệp hội Đo lường Quốc gia Đức (PTB), dịch vụ đo lường chính xác và đáng tin cậy nhất ở Châu Âu.
Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng hiệu suất kỷ lục này có nghĩa là các nhà khoa học có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của các thiết bị phát hiện quang điện.
Tiến sĩ Mikko Juntuna, Giám đốc điều hành của ElfysInc, một công ty thuộc sở hữu của Đại học Aalto, cho biết: “Các máy dò của chúng tôi đã thu hút được nhiều sự quan tâm, đặc biệt là trong lĩnh vực công nghệ sinh học và giám sát quy trình công nghiệp”. Được biết, họ đã bắt đầu sản xuất những máy dò như vậy để sử dụng cho mục đích thương mại.
Thời gian đăng: 11-07-2023