Odborníci z Prahaského fyzikálně-technického institutu ve spolupráci s kolegy ze Spojených států a Japonska vypočítali optimální hodnoty parametrů grafenu a směsi arsenu a černého fosforu pro jejich použití ve vrstvách fotodetektorů. Nový formát má potenciál nahradit všechna ostatní zařízení využívající infračervené a terahertzové záření.
Dálkové infračervené vlnové délky jsou cenné nejen pro domácí použití, ale také pro vědecký výzkum. Vzhledem k tomu, že podobné vlny vyzařuje i generovaný kosmický prach, jejich znalost výrazně rozšiřuje naše znalosti o galaktickém prostoru. Infračervené záření se používá také v přístrojích pro noční vidění, dálkových ovladačích, detektorech srdečního tepu a dokonce i v některých raketových systémech.
Terahertzové záření se používá při kontrole zavazadel, protože je bezpečnější než rentgenové záření. Již nyní je tedy jasné, že nové senzory budou velmi žádané v nejrůznějších oblastech průmyslu.
Autoři ve svém výzkumu použili fotodetektory obsahující jednu monovrstvu grafenu obklopenou směsí arsenu a fosforu v různém poměru. Specialisté mohli měnit frekvenční rozsah přístroje díky různým variacím složek, z nichž se skládá. Každý přechod elektronu mezi grafenovými zónami a následně do vodivé zóny v přijímači je zachycen. Díky teplotním efektům lze detekovat signály v infračervené i terahertzové oblasti i bez elektromagnetických vln.
Edice Optika Express publikoval výzkum vlastností buněk tvořených grafenovou monovrstvou. Ukázalo se, že tyto přijímače jsou alternativou ke všem v současnosti používaným senzorům terahertzového i infračerveného záření. Efektivní odstup signálu od šumu je zajištěn i při slabém vyzařování a provozní rozsah lze upravit bez výrazné ztráty kvality.
Jedním z hlavních využití nových senzorů by mohly být infračervené teleskopy. Čistší signál z přijímačů ve srovnání se stávajícími zvýší účinnost zařízení a spolehlivost jeho výzkumu.
Které konkrétní vlastnosti a výhody má tento nový fotodetektor oproti stávajícím terahertzovým a infračerveným detektorům?
Tento nový fotodetektor má několik konkrétních vlastností a výhod oproti stávajícím terahertzovým a infračerveným detektorům. Jednou z klíčových vlastností je jeho schopnost detekovat a analyzovat spektrum terahertzového záření s vysokou přesností. Dalším přínosem je vysoká citlivost, která umožňuje detekci slabých signálů. Tento fotodetektor také nabízí nižší šum a rychlejší odezvu ve srovnání se současnými detektory, což umožňuje rychlejší sběr dat a zpracování informací. Navíc, tento nový fotodetektor je vyroben z nových materiálů, které jsou levnější a snadněji dostupné než materiály používané u starších detektorů. To vše přispívá k větší efektivitě a spolehlivosti tohoto nového fotodetektoru.