Фотодетекторы наномасштаба: исследования и перспективы

Различные типы нанопроводов могут детектировать свет различных длин волн. Объединяя соответствующие нанопровода, можно получить комбинированные, например, красно-зелено-синие, фотодетекторы наномасштаба, отмечают ученые.

Ранее на основе теоретических расчетов было показано, что фотопроводимость в нанопроводах в 10 раз выше, чем в более крупных структурах, изготовленных из аналогичного материала. Отрицательные заряды на поверхности нанопроводов могут захватывать дырки, образующиеся в результате поглощения фотонов, тем самым увеличивая время электронно-дырочной рекомбинации, что в свою очередь приводит к усилению фотоэлектрического тока.

Проф. Дели Ванг (Deli Wang) и его коллеги из Калифорнийского университета экспериментально подтвердили эти предположения. В эксперименте ученые с помощью нанопроводов детектировали короткие импульсы ультрафиолетового излучения, длительностью сотни фемтосекунд на временных масштабах порядка наносекунды. Кроме того, по величине фотоэлектрического тока исследователи определили, что коэффициент фотоэлектрического усиления в нанопроводах составляет 10⁸ - одно из самых высоких полученных значений этого параметра.

Другим преимуществом фотодетекторов на основе нанопроводов является их высокая чувствительность. Благодаря уникальной геометрии нанопроводов, активный объем, в котором генерируется темновой ток – основной источник шума – у них в тысячу раз меньше, чем у фотодетекторов обычного размера. Помещая нанопровода в оптический резонатор, теоретически можно добиться однофотонной чувствительности фотодетектора.

Исследователи изготовили и протестировали ультрафиолетовые детекторы на основе нанопроводов из ZnO, диаметр которых составлял 150-300 нм, а длина – от 10 мкм до 15 мкм, сообщается в пресс-релизе Калифорнийского университета.

Ученые прогнозируют, что фотодетекторы на основе нанопроводов в ближайшем будущем получат широкое распространение.