Хар цахиурфотодетекторбичлэг: гадаад квант үр ашиг 132% хүртэл
Хэвлэл мэдээллийн хэрэгслээр мэдээлснээр, Аалто Их Сургуулийн судлаачид 132% хүртэлх гадаад квант үр ашигтай оптоэлектроник төхөөрөмж боловсруулсан байна. Энэхүү боломжгүй амжилтыг нано бүтэцтэй хар цахиур ашиглан хийсэн бөгөөд энэ нь нарны зай болон бусад зүйлсийн хувьд томоохон нээлт болж магадгүй юм.фотодетекторуудХэрэв таамаглалын фотоэлектрик төхөөрөмж нь гадаад квант үр ашгийг 100 хувьтай гэж үзвэл энэ нь түүнд хүрсэн фотон бүр электрон үүсгэдэг бөгөөд энэ нь хэлхээгээр цахилгаан хэлбэрээр цуглуулагддаг гэсэн үг юм.
Энэхүү шинэ төхөөрөмж нь зөвхөн 100 хувийн үр ашгийг хүртээд зогсохгүй 100 гаруй хувийн үр ашгийг хүртэж байна. 132% гэдэг нь фотон тутамд дунджаар 1.32 электрон гэсэн үг юм. Энэ нь хар цахиурыг идэвхтэй материал болгон ашигладаг бөгөөд хэт ягаан туяаг шингээж чаддаг конус болон багана хэлбэртэй нано бүтэцтэй.
Мэдээжийн хэрэг та агаараас 0.32 нэмэлт электрон үүсгэж чадахгүй, эцсийн эцэст физикийн хувьд агаараас энерги үүсгэж болохгүй гэж хэлдэг, тэгвэл эдгээр нэмэлт электронууд хаанаас гардаг вэ?
Энэ бүхэн фотоволтайк материалын ерөнхий ажиллах зарчимтай холбоотой юм. Тусах гэрлийн фотон нь идэвхтэй бодис, ихэвчлэн цахиур дээр тусахад атомуудын аль нэгнээс электроныг унагадаг. Гэхдээ зарим тохиолдолд өндөр энергитэй фотон нь физикийн ямар ч хуулийг зөрчихгүйгээр хоёр электроныг унагаж чаддаг.
Энэ үзэгдлийг ашиглах нь нарны зайн дизайныг сайжруулахад маш их тустай байж болох нь эргэлзээгүй. Олон оптоэлектроник материалд фотонууд төхөөрөмжөөс ойх эсвэл электронууд хэлхээнд цуглуулагдахаасаа өмнө атомуудад үлдсэн "нүхнүүд"-тэй дахин нэгдэх зэрэг хэд хэдэн аргаар үр ашиг нь алдагддаг.
Гэхдээ Аалтогийн баг эдгээр саад бэрхшээлийг ихээхэн арилгасан гэж мэдэгдэв. Хар цахиур нь бусад материалаас илүү их фотон шингээдэг бөгөөд конус хэлбэртэй ба багана хэлбэртэй нано бүтэц нь материалын гадаргуу дээрх электрон рекомбинацийг бууруулдаг.
Ерөнхийдөө эдгээр дэвшил нь төхөөрөмжийн гадаад квант үр ашгийг 130%-д хүргэх боломжийг олгосон. Багийн үр дүнг Германы үндэсний хэмжилзүйн хүрээлэн болох PTB (Германы Холбооны Физикийн Хүрээлэн)-ээс бие даан баталгаажуулсан.
Судлаачдын үзэж байгаагаар энэхүү дээд амжилтын үр ашиг нь нарны зай болон бусад гэрлийн мэдрэгч зэрэг бараг бүх фотодетекторын ажиллагааг сайжруулж чадах бөгөөд шинэ детекторыг аль хэдийн арилжааны зорилгоор ашиглаж байна.
Нийтэлсэн цаг: 2023 оны 7-р сарын 31