Группа исследователей из Московского физико-технического института (МФТИ) представила уникальный метод, который позволяет двумерным материалам, включая графен, поглощать свет на 100%. Это открытие откроет новые горизонты в создании более чувствительных детекторов терагерцевого и инфракрасного излучения, которые уже активно используются в досмотровых сканерах на транспорте и границах, как сообщили «Газете.Ru» в МФТИ.
Разработанный метод позволит значительно повысить чувствительность детекторов, применяемых на границах, в приборах контроля качества и анализа газов в производстве, а также в медицинской диагностике. Более того, исследователи рассматривают возможность применения этой технологии в будущих линиях беспроводной связи. Чем больше светопоглощение, тем слабее сигнал можно уловить, что в свою очередь позволяет создать более компактные устройства.
Характерно, что графен и иные двумерные материалы, обладая толщиной всего в один атом, обладают хорошей проводимостью электрического тока, однако их способность поглощать свет оставляет желать лучшего. Обычный слой графена поглощает лишь 2,3% падающего на него излучения, в то время как остальная часть проходит сквозь него. В результате фотодетекторы, основанные на графене, хоть и демонстрируют высокую скорость работы, все же уступают по чувствительности аналогам на основе объемных полупроводников. Высокая скорость графеновых детекторов представляется весьма привлекательной для задач беспроводной и оптоволоконной связи, однако проблема низкого поглощения и чувствительности оставалась нерешенной на протяжении длительного времени.
Исследователи разработали конструкцию, которая позволяет графену и другим двумерным материалам поглощать до 100% падающего света, что является значительным достижением. Для этого на материал наносится сетка из металлических контактов, а вся конструкция устанавливается над отражающим слоем, например, из металла. При правильно подобранном отражающем слое поглощение в системе «металл — графен» достигает максимума, составляющего 100%.
«Большинство предыдущих исследований, направленных на усиление поглощения двумерными слоями, сосредоточились на плазмонике, которая требует возбуждения двумерных электронных волн. Для этого необходимы сверхчистые образцы с высокой подвижностью электронов и зачастую низкие температуры. Наш метод не требует высокой подвижности и подходит даже для дефектных пленок, которые можно производить с помощью масштабируемых химических методов», — отметил соавтор исследования, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией оптоэлектроники двумерных материалов Центра фотоники и двумерных материаловМФТИДмитрий Свинцов.
Данная работа была выполнена в рамках проекта НЦМУ «Центр перспективной микроэлектроники», который базируется на МФТИ.
Кроме того, ранее российские ученые смогли разработать метод, позволяющий повысить точность медицинских датчиков.
Это интересно:
