Křemík nově vidí infračervené světlo: Otevře cestu levnějším nočním kamerám a medicínské diagnostice

Vědci z Complutense University of Madrid dosáhli významného pokroku ve vývoji fotodiody, která dokáže efektivně detekovat krátkovlnné infračervené (SWIR) světlo při pokojové teplotě.

Vědci z Complutense University of Madrid dosáhli významného pokroku ve vývoji fotodiody, která dokáže efektivně detekovat krátkovlnné infračervené (SWIR) světlo při pokojové teplotě. Tato oblast elektromagnetického spektra, ležící těsně za viditelným světlem, má potenciál pro řadu praktických aplikací, od pokročilého nočního vidění po sofistikované lékařské zobrazování a monitorování životního prostředí.

Současná zařízení pro detekci SWIR světla se často spoléhají na drahé polovodičové materiály, které je obtížné integrovat se stávající elektronikou. Křemík, nejrozšířenější polovodič v elektronickém průmyslu, dosud nebyl schopen absorbovat SWIR fotony kvůli svému širokému pásmovému zákazu. Cílem výzkumu, jak uvedl Eric García-Hemme, první autor studie, bylo „demokratizovat“ SWIR technologii. Umožněním detekce SWIR světla křemíkem by se mohly výrazně snížit výrobní náklady a otevřít dveře masovému trhu.

Klíčem k tomuto průlomu je křemíková fotodioda silně dopovaná atomy teluru (tzv. hyperdopovaný křemík). Vědci si uvědomili, že předchozí pokusy s hyperdopovaným křemíkem selhávaly kvůli příliš tenkým aktivním vrstvám, které nedokázaly absorbovat dostatek světla. Pro překonání tohoto omezení implementovali pokročilé techniky zachycování světla. Mikrotexturovali povrch křemíku pyramidami a přidali zlaté zrcadlo. Tato architektura nutí světlo opakovaně se odrážet uvnitř tenké hyperdopované vrstvy, čímž se výrazně prodlouží jeho optická dráha a dramaticky se zvýší celková fotocitlivost zařízení.

Nový detektor, jehož vývoj byl publikován v časopise Physical Review Letters, je kompatibilní se současnými výrobními procesy elektroniky. Jeho potenciál sahá od vylepšených systémů pro noční vidění a průmyslové inspekce až po přesnější lékařské diagnostické nástroje, což slibuje široké uplatnění v mnoha odvětvích.