Theo mạng lưới các tổ chức vật lý gần đây đưa tin, các nhà nghiên cứu Phần Lan đã phát triển một bộ cảm biến quang silicon đen với hiệu suất lượng tử ngoài đạt 130%, đây là lần đầu tiên hiệu suất của thiết bị quang điện vượt quá giới hạn lý thuyết 100%. Điều này được kỳ vọng sẽ cải thiện đáng kể hiệu suất 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 khả năng đo ánh sáng hoặc các năng lượng điện từ khác, chuyển đổi photon thành dòng điện, và các photon hấp thụ tạo thành các cặp electron-lỗ trống. Bộ tách sóng quang bao gồm điốt quang và transistor quang, v.v. Hiệu suất lượng tử được sử dụng để xác định tỷ lệ phần trăm photon mà một thiết bị như bộ tách sóng quang nhận được chuyển hóa thành cặp electron-lỗ trống, tức là hiệu suất lượng tử bằng số electron được tạo ra bởi ánh sáng chia cho số photon chiếu tới.
Khi một photon tới tạo ra một electron trong mạch ngoài, hiệu suất lượng tử ngoài của thiết bị đạt 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 tại Đại học Aalto, vũ khí bí mật đằng sau bước đột phá lớn này là quá trình nhân điện tích diễn ra bên trong cấu trúc nano độc đáo của bộ cảm biến 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 trong các thiết bị thực tế vì sự hiện diện của các tổn thất điện và quang làm giảm số lượng electron thu được. "Các thiết bị cấu trúc nano của chúng tôi không có sự tái kết hợp và không có tổn thất phản xạ, vì vậy chúng tôi có thể thu thập tất cả các điện tích được nhân lên", giáo sư Hera Severn, trưởng nhóm nghiên cứu giải thích.
Hiệu quả này đã được Viện Công nghệ Vật lý thuộc Hiệp hội Đo lường Quốc gia Đức (PTB), cơ quan đo lường chính xác và đáng tin cậy nhất ở châu Âu, xác nhận.
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 năng của các thiết bị phát hiện quang điện.
“Các thiết bị dò của chúng tôi đã thu hút được rất nhiều sự quan tâm, đặc biệt là trong lĩnh vực công nghệ sinh học và giám sát quy trình công nghiệp,” Tiến sĩ Mikko Juntuna, Giám đốc điều hành của ElfysInc, một công ty thuộc sở hữu của Đại học Aalto, cho biết. Được biết, họ đã bắt đầu sản xuất các thiết bị dò này để sử dụng thương mại.
Thời gian đăng bài: 11/07/2023