MIPT -forskare och deras kollegor från Japan och USA har beräknat parametrarna för fotodetektorer som består av lager av grafen och en kombination av svart fosfor och svart arsenik. Dessa sensorer kan detektera strålning med energi mindre än bandgapet i de bestående lagren utan grafen. Det är också lätt att ändra dem för att öka deras känslighet för den nödvändiga våglängden för ljus. Sådana sensorer kan ersätta fjärranfraröda och terahertz strålningsdetektorer. Forskningsresultaten publicerades i tidskriften Optik Express .

De nya sensorerna kommer att gynna många vetenskaps- och teknikområden. Det långt infraröda bandet är stort både för hushållsapplikationer och för grundvetenskap. Dessa vågor avges av kosmiskt damm, vars studie avslöjar utvecklingen av galaxer. Infraröda ljussensorer används i utrustning för mörkerseende, fjärrkontroller, hemmissiler, och hjärtslagssensorer. Terahertz-strålning erbjuder ett mindre farligt alternativ till röntgenbagageskannrar.

Forskarna här övervägde långt infraröda interbandfotodetektorer baserade på ett grafenmonoskikt. Grafenen omgavs av lager av svart fosfor och svart arsenik i varierande proportioner. Genom att ändra förhållandet mellan dessa ämnen, det är möjligt att flytta fotodetektorns arbetsområde. Energierna som är otillgängliga för elektroner i svart fosfor och arsenik är olika. Detektorn fungerar genom att registrera en elektron eller ett hål som kommer in i ledningsbandet av svart fosfor eller arsenik efter en övergång mellan två energiband av grafen. Dock, temperatureffekter gör att infraröda och terahertz -sensorer upptäcker signal även "i mörkret, "i avsaknad av strålning. De skiktade strukturer som undersöktes i studien visade sig uppleva en mörk ström mycket lägre än i de som används idag.

"Vi beräknade parametrarna för de ljuskänsliga elementen för fjärranfraröd detektering baserat på ett grafenmonoskikt. Sådana enheter kan ersätta nästan alla fjärranfraröda och terahertz strålningssensorer som används idag. Den minskade mörka strömmen och den höga ljuskänsligheten förbättrar signalen signifikant. -brusförhållande även för lågintensiv strålning. Genom att applicera en noggrant kalibrerad spänning, detektornas arbetsområde kan ändras utan att signalmottagningskvaliteten påverkas. Sådana sensorer kan förbättra prestanda för infraröda teleskop. Enligt beräkningar, vid höga temperaturer kommer detektorerna att ge en mycket renare signal än detektorerna som används nu, "tillägger Victor Ryzhii, chef för 2-D Materials and Nanodevices Laboratory.