Detekcija infracrvenog svetla je kritična u ogromnom spektru tehnologija, od daljinskih upravljača preko sistema autofokusa do automobila koji se sami voze i slušalica za virtuelnu stvarnost. To znači da bi bilo velike koristi od poboljšanja efikasnosti infracrvenih senzora, kao što su fotodiode.
Istraživači sa Univerziteta Aalto razvili su novi tip infracrvene fotodiode koja je 35% osetljivija na 1,55 µm, ključnoj talasnoj dužini za telekomunikacije, u poređenju sa drugim komponentama zasnovanim na germanijumu. Važno je da se ovaj novi uređaj može proizvesti korišćenjem trenutnih proizvodnih tehnika, što ga čini veoma praktičnim za usvajanje.
„Trebalo nam je osam godina od ideje do dokaza koncepta“, kaže Hele Savin, profesor na Univerzitetu Aalto.
Osnovna ideja je da se fotodiode naprave koristeći germanijum umesto indijum galijum arsenida. Germanijumske fotodiode su jeftinije i već su potpuno kompatibilne sa procesom proizvodnje poluprovodnika—ali do sada su germanijumske fotodiode imale loš učinak u pogledu hvatanja infracrvene svetlosti.
Savinov tim je uspeo da napravi germanijumske fotodiode koje hvataju skoro svu infracrvenu svetlost koja ih pogađa. Studija je objavljena 1. januara 2025. u časopisu Light: Science & Applications.
„Visoke performanse su omogućene kombinovanjem nekoliko novih pristupa: eliminisanje optičkih gubitaka korišćenjem površinskih nanostruktura i minimiziranje električnih gubitaka na dva različita načina“, objašnjava Hančen Liu, doktorski istraživač koji je napravio uređaj za proveru koncepta.
Testovi tima su pokazali da je njihova fotodioda sa dokazom koncepta nadmašila ne samo postojeće germanijumske fotodiode već i komercijalne fotodiode indijum galijum arsenida u odzivu. Nova tehnologija veoma efikasno hvata infracrvene fotone i dobro funkcioniše u širokom opsegu talasnih dužina. Nove fotodiode mogu se lako proizvesti u postojećim proizvodnim pogonima, a istraživači očekuju da se mogu direktno integrisati u mnoge tehnologije.
„Tajming ne može biti bolji. Toliko polja danas se oslanjaju na detekciju infracrvenog zračenja da je tehnologija postala deo našeg svakodnevnog života“, kaže Savin.
Savin i ostatak tima žele da vide kako će njihova tehnologija uticati na postojeće aplikacije i otkriti koje nove aplikacije postaju moguće sa poboljšanom osetljivošću.
