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    光電探測器量子效率突破理論極限

    日期 2020-08-18   來源:新華網 來源:科技日報   作者:記者劉霞  【 】   【打印】   【關閉

    紫外線觸發納米結構內的電子倍增 圖片來源:物理學家組織網

      據物理學家組織網近日報道,芬蘭研究人員開發出一種黑硅光電探測器,其外部量子效率達130%,這是光伏器件這一效率首次超過100%的理論極限,有望大大提高光電探測設備的效率,而這些設備廣泛應用于汽車、手機、智能手表和醫療設備內。

      光電探測器是可以感測光或其他電磁能量的感測器,可將光子轉換成電流,被吸收的光子形成電子-空穴對。光電探測器包括光電二極管和光電晶體管等。量子效率是用來定義光電探測器等設備將其受光表面接收到的光子轉換為電子-空穴對的百分比,即量子效率等于光生電子除以入射光子數。

      當一個入射光子向外部電路產生一個電子時,設備的外部量子效率為100%(此前被認為是理論極限)。在最新研究中,黑硅光電探測器的效率高達130%,這意味著一個入射光子產生大約1.3個電子。

      阿爾托大學研究人員表示,這一重大突破背后的秘密武器是黑硅光電探測器獨特的納米結構內出現的電荷載流子倍增過程,該過程由高能光子觸發。此前,由于電和光損耗的存在減少了所收集電子的數量,因此科學家未能在實際設備中觀察到該現象。研究負責人赫拉·賽文教授解釋說:“我們的納米結構器件沒有重組和反射損失,因此我們可以收集到所有倍增的電荷載流子。”

      德國國家計量學會物理技術研究所(PTB)已對這一效率予以驗證,PTB是歐洲最準確、最可靠的測量服務機構。

      研究人員指出,這一創紀錄的效率意味著科學家可以大大提高光電探測設備的性能。

      阿爾托大學校屬公司Elfys Inc首席執行官米科·君圖納博士說:“我們的探測器引發了廣泛關注,尤其是在生物技術和工業過程監控領域。”據悉,他們已開始制造這種探測器用于商業領域。




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