Чувствительность инфракрасных сенсоров повышена в 100 тыс. раз
AI Изображение создано с помощью ИИ и носит иллюстративный характер
Международная группа ученых, включающая исследователей из России и Гонконга, создала технологию, которая делает инфракрасные сенсоры и оптические чипы более компактными и чувствительными. В основе разработки — лазерная печать метаповерхностей, микроскопических структур, управляющих светом и усиливающих его сигнал. Об этом рассказали в пресс-службе Минобрнауки РФ. Об этом сообщает портал ТАСС.
В работе участвовали специалисты Дальневосточного федерального университета, Университета ИТМО, Института автоматики и процессов управления ДВО РАН и университетов Гонконга. Метаповерхность представляет собой ультратонкий слой из упорядоченных наноструктур, которые в тысячи раз тоньше человеческого волоса. Такой слой способен фокусировать, преломлять или усиливать свет, заменяя обычные линзы. Ранее для создания подобных структур требовалась сложная и дорогая литография.
Новый метод использует фемтосекундный лазер, который отправляет сверхкороткие импульсы света. Он не сжигает материал, а аккуратно деформирует тонкую золотую пленку, формируя массив микроскопических бугорков. При правильном расположении эти бугорки работают как метаповерхность, улавливающая и усиливающая инфракрасное излучение. Эффективность основана на физическом эффекте «связанных состояний в континууме»: свет попадает в ловушку на поверхности наноструктуры и многократно отражается, концентрируясь в одной точке. Это позволяет усилить слабые оптические сигналы в сотни тысяч раз.
В эксперименте золотая метаповерхность усилила нелинейный сигнал примерно в 100 тысяч раз по сравнению с гладкой пленкой. Изменяя размер бугорков и расстояние между ними, ученые могут настраивать устройство на длины волн от 1,3 до 8 микрометров, охватывая широкий инфракрасный диапазон. Чтобы доказать эффективность, исследователи напечатали метаповерхность на электродах полевого транзистора, используя в качестве активного слоя квантовые точки теллурида ртути. Гибридный фотодетектор показал значительно более высокий фототок, а при охлаждении до минус 73 градусов достиг рекордной чувствительности среди подобных устройств.
Разработка открывает путь к созданию компактных и чувствительных инфракрасных сенсоров, оптических чипов и детекторов. Такие устройства могут применяться в медицине, системах безопасности, промышленности и научных исследованиях. Технология позволяет создавать фотодетекторы прямо на существующих элементах электроники, упрощая интеграцию. Результаты опубликованы в журнале Light: Science & Applications.
