Вчені створили фотодетектор, що працює при 275 °C, ігноруючи сонячне світло

Дослідники створили новий тип сонячного сліпого фотодетектора з надвисокою чутливістю та термостійкістю, використовуючи алмазні нанопровідники з вбудованими наночастинками платини.

Нова конструкція базується на використанні «монокристалічних алмазних нанопровідників з вбудованими наночастинками платини», що, як стверджує професор Донмін Сун, «відкриває нові горизонти для фотодетекторів, які мають працювати при високих температурах і не реагувати на сонячне світло». Це стало можливим завдяки поєднанню чотирьох інноваційних факторів: одновимірної структури провідників, глибоких кристалічних дефектів, локалізованого плазмонного резонансу, а також переходів Шотткі, утворених на межі Pt/алмаз.

Чутливість фотодетектора на довжині хвилі 220 нм при кімнатній температурі становить 68,5 A В??, а при 275 °C сягає 3098,7 A В??, що приблизно в 2000 разів перевищує показники традиційних детекторів на основі алмазу. Такі значення не лише перевершують попередні рекорди, а й демонструють стабільність навіть після 24 годин нагрівання при 275 °C і тримісячного зберігання в атмосферних умовах. Це означає потенціал технології для критично важливих застосувань, зокрема в аерокосмічному секторі, обороні та моніторингу шкідливого випромінювання в промисловості.

Ключову роль у досягненні таких результатів відіграє метод виготовлення DNW. Чотириетапна технологія включає осадження плівки Pt, її термообробку, гомоепітаксійне зростання та інкапсуляцію наночастинок усередині нанопровідника. Вчені наголошують, що саме контроль над структурною точністю дозволяє DNW зберігати однорідність та кристалічну якість, необхідну для ефективної генерації і перенесення носіїв заряду.

Індуковані наночастинками Pt явища поверхневого плазмонного резонансу сприяють значному підвищенню фоточутливості, а формування локалізованих переходів Шотткі забезпечує ефективне розділення електронів і дірок. Як зазначає команда, «синергія між фізичними процесами в алмазних нанопровідниках дозволяє перевершити обмеження традиційних УФ-фотодетекторів».

У майбутньому дослідники планують зосередитися на оптимізації розміру наночастинок Pt, вивченні інших металевих вставок і інтеграції технології з гнучкою електронікою, що може привести до створення носимих УФ-детекторів нового покоління. Команда професора Суна, за словами публікації в Nano-Micro Letters, «продовжить просувати межі сучасної фотоніки та оптоелектроніки».

Джерело: «Однокристальні нанопровідники з алмазу з вбудованими наночастинками платини для високотемпературних фотодетекторів, що не реагують на сонячне випромінювання», Jiaqi Lu та ін., 2025.