Обработка ультрафиолетом повышает качество световых сенсоров и цифровых камер в смартфонах, обнаружили учёные из МФТИ, Китая и Саудовской Аравии. Их статья опубликована в журнале Advanced Functional Materials.
Фотодетекторы – датчики, которые в ответ на облучение светом вырабатывают электрический ток, позволяя таким образом обнаружить свет. Они широко применяются в самых разных приборах - от смартфонов до межпланетных станций, но, как правило, реагируют на узкий диапазон длин волн, что создает множество трудностей разработчикам. Учёные из МФТИ, вместе с коллегами из Института прикладной химии в Чанчуне (Китай) и Университета короля Сауда (Саудовская Аравия) нашли быстрый, дешевый и эффективный способ «расширить» диапазон чувствительности фотодетекторов.Облучая ультрафиолетом фотодетектор, содержащий наночастицы оксида цинка, исследователи обнаружили: ультрафиолет, взаимодействуя с поверхностью фотодетектора, меняет чувствительность прибора.
По словам учёных, излучение «отцепляет» атомы кислорода от молекул оксида цинка. Благодаря этому происходит перераспределение электронов и дырок (вакантных мест для электронов), приводящее к отсоединению атомов кислорода. В итоге освобожденные электроны могут переносить заряд, создавая ток даже при минимально детектируемой оптической мощности (60 пиковатт) и малой разности потенциалов (около 0,5 вольта).
В результате облучения рабочий спектральный диапазон прибора увеличивается, а максимальная внешняя квантовая эффективность (ВКЭ), то есть отношение числа «выбитых» электронов к числу падающих фотонов, возрастает с 30% до 140 000%. Это значит, что до облучения ультрафиолетом десять фотонов порождали три электрона, а после облучения уже 14 тысяч.
Когда учёные начали разбираться, что происходит внутри детекторов, они поняли: «волшебные» свойства ультрафиолета связаны с очень простым химическим процессом – по сути, излучение «очищает» детектор от молекул атомов кислорода, которые проникли внутрь него во время изготовления фотодатчика и соединились с его основным веществом, оксидом цинка, препятствуя движению электронов.
Достаточно один раз облучить фотодетектор ультрафиолетом, чтобы он превратился в широкополосный светодатчик. Новые свойства будут сохраняться, поскольку слой оксида цинка закрыт слоем алюминия, защищающим его от кислорода.
По мнению учёных, облученные фотодетекторы могут найти множество применений: от получения изображений до измерения состава атмосферы.
Источник: strf.ru
Познавательный фильм. Ультрафиолет / ©Youtube
