Цифровых камер, а также многих других электронных устройств необходимо светочувствительные датчики. Для того, чтобы удовлетворить растущий спрос на оптоэлектронных компонентов такого рода, промышленности является поиск новых полупроводниковых материалов. Они не только должны охватывать широкий диапазон длин волн, но также должны быть недорогими. Гибридный материал, созданное в Дрездене, удовлетворяет оба эти требования. Химане Арора, физика-аспиранта в Гельмгольц-Центрум Дрезден-Rossendorf (HZDR), показали, что этот металл-органической структуры можно использовать как широкополосный фотоприемник. Так как он не содержит каких-либо затрат сырья, его можно произвести недорого оптом.
В последние двадцать лет, металл-органические каркасы (МОК) стали желанной материальной системы. До сих пор эти высокопористые вещества, до 90% которых состоят из пустого пространства, в основном используется для хранения газов, для катализа или медленно высвобождают лекарственные вещества в организм человека. «Металл-органические структуры смеси, разработанной в ту Дрезден состоит из органического материала, интегрированных с ионами железа», — объясняет доктор Артур Эрбе, руководитель «Транспортной группы наноструктуры» при Институте HZDR по ионной физики Пучков и исследования материалов. «Особая вещь об этом является то, что в рамках форм наложенных слоев с полупроводниковыми свойствами, что делает его потенциально интересным для оптоэлектронных применений».
Группа идея использования новых полупроводниковых двумерных МОФ качестве фотодетектора. Для того, чтобы преследовать его дальше, Химане Арора исследованы электронные свойства полупроводника. Она исследовала, в частности, в какой степени светочувствительности зависит от температуры и длины волны … и пришел к многообещающему выводу пришли: от 400 до 1,575 Нм, полупроводниковая может обнаружить широкий спектр световых волн. Спектр излучения при этом переходит от ультрафиолетовой до ближней инфракрасной. «Это первый раз, когда мы доказали, таким широкополосного фотодетектирования на фотоприемник полностью основана на слоях МОФ,» докторант ноты. «Это идеальные свойства для использования материала в качестве активного элемента в оптоэлектронных компонентов».
Небольшая ширина обеспечивает эффективность
Спектр длин волн полупроводникового материала может покрывать и преобразовывать в электрические сигналы, существенно зависит от так называемой запрещенной зоны. Специалисты используют этот термин, чтобы описать энергетическое расстояние между валентной зоной и зоной проводимости полупроводникового материала. В типичных полупроводниках, валентная зона полностью заполнена, так что электроны не могут двигаться вокруг. Зоны проводимости, с другой стороны, является в значительной степени пустой, поэтому электроны могут свободно перемещаться и влиять на ток. В то время как ширина запрещенной зоны в диэлектриках настолько велика, что электроны не могут перейти из группы балдахин в зону проводимости, металлические проводники не имеют таких недостатков. В полупроводника запрещенной зоны достаточно большой, чтобы поднять электроны на более высокий энергетический уровень в зону проводимости с помощью световых волн. Чем меньше величина, тем меньше энергии, необходимой для возбуждения электрона. «Как запрещенной зоны в материале мы исследовали очень мало, только очень мало светлой энергии требуется, чтобы побудить электричество,» Химане Ароре-объясняет. «Это причина для большого спектра обнаруживаемого спектра».
При охлаждении детектора до более низких температур, производительность может быть улучшена, потому что тепловое возбуждение электронов подавляется. Другие усовершенствования включают оптимизации конфигурации компонент, производящий более надежные контакты и дальнейшего развития материала. Результаты говорят о том, что МФ на основе фотоприемников будет светлое будущее. Благодаря их электронные свойства и недороги в производстве, МФ слои являются перспективными кандидатами для целого ряда оптоэлектронных приложений.
«Следующим шагом будет масштабировать толщину слоя», — говорит Артур Эрбе, глядя вперед. «В исследовании, 1.7 микрометрический МФ фильмов были использованы для создания фотоприемника. Интегрировать их в компоненты, они должны быть значительно тоньше».Если это возможно, чтобы снизить накладывается слоями до 70 нанометров, то есть в 25 раз меньше, чем их размер. До этого толщина слоя материала должна демонстрировать сопоставимые свойства. Если группа сможет доказать, что функциональность остается той же в эти значительно тоньше слои, они могут встать на его разработке до стадии производства.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!