Med den fantastiska förmågan att undersöka områden i fullständigt mörker, mörkerseende har revolutionerat säkerhetsindustrin. Men de material och teknik som finns i nuvarande kameror tenderar att försämras under temperaturstress, vilket gör att mörkerseenden ofta går sönder.
Northwestern Universitys Manijeh Razeghi och hennes team har utvecklat ett nytt tillvägagångssätt för att förbättra tekniken i mörkerseende-kameror-vilket potentiellt kan göra dessa alltför frekventa störningar till ett minne blott.
Razeghis team utvecklade en banbrytande design av indiumarsenid/indiumarsenid antimonid typ II superlatt, en nyckelkomponent för att göra högpresterande, infraröda fotodetektorer med lång våglängd för olika applikationer, inklusive nattkamera.
"Med en speciell supergitterbaserad elektronbarriär, den nydesignade fotodetektorn begränsar den hindrande mörka strömtätheten, samtidigt som bakgrundsbegränsad infraröd fotodetekteringstemperatur höjs, "sade Razeghi, Walter P. Murphy Professor i elektroteknik och datavetenskap vid Northwestern McCormick School of Engineering. "Detta gör att de infraröda kamerorna kan utföra avbildning vid högre driftstemperaturer och minskar behovet av kryogen kylkraft inuti kameran."
Med stöd av Air Force Research Laboratory, Defence Advanced Research Projects Agency, och amerikanska armén, forskningen publicerades tidigare denna månad i tidskriften APL Material .
Razeghis nya fotodetektor kan detektera ljussignalerna från våglängder upp till 10 mikron, som är samma våglängd som avges av människokroppen. Nuvarande toppmoderna fotodetektorer tillverkas med kvicksilver-kadmium-tellurid, för vilka forskare länge har letat efter alternativ eftersom det bryts ned under termisk stress. Kvicksilver utgör också välkända hälso- och miljöfaror. (Den internationella Minamatakonventionen om kvicksilver kommer att förbjuda produktion och handel med produkter med kvicksilver från och med 2020.)
Razeghis grupp i Northwestern Center for Quantum Devices är den första som ersätter kvicksilver med indiumarsenid/indiumarsenidantimonid typ-II superlattices. Inte bara är den nya ersättaren säkrare än kvicksilver, det är också mer hållbart. Kvicksilver-kadmium-tellurid har värmekänsliga joniska bindningar som bryts ned under höga temperaturer.
Ansträngningar att använda indiumarsenid/indiumarsenidantimonid typ II-superlattrar tidigare resulterade i fotodetektorer med kortare livslängd och sämre optisk prestanda. Men Razeghi och hennes team övervann denna långvariga vetenskapliga utmaning genom att utveckla en "sågtandad supergitterdesign, "med fungerade som en elektronbarriär för att säkra materialet och förhindra nedbrytning.
