Створено графеновий інфрачервоний фотодетектор

Міжнародна група вчених, що працює в рамках проекту Європейського Союзу під назвою “Graphene Flagship”, розробила і виготовила дослідні зразки не охолоджуваних інфрачервоних фотодетекторів на основі графену.

Новий датчик, який відноситься до класу болометрів, настільки чутливий, що він може “відчути” інфрачервоне випромінювання, потужність якого становить одиниці нановатт, що приблизно в тисячу разів менше потужності випромінювання від руки людини, поміщену над поверхнею датчика.

Конструкція нового датчика на подив проста. В якості основи використовується шар спеціального піроелектричного матеріалу, на поверхні якого прокладений струмопровідний канал з одного шару графену. І вище графенового каналу розміщений “плаваючий” керуючий електрод, затвор.

Падаюче на поверхню датчика інфрачервоне випромінювання нагріває датчик, зміна температури викликає появу електричного поля між піроелектричні матеріалом і затвором. Це електричне поле, в свою чергу, призводить до зміни електричного опору графенового каналу, що і є вимірюваною величиною. Новий датчик відрізняється від інших болометричних датчиків в вигідну сторону тим, що в ньому не потрібно використання вбудованих підсилювачів, що підвищують рівень електричного поля, виробленого піроелектричним матеріалом.

Відмінні електричні характеристики нового датчика і його найвища чутливість були отримані за рахунок використання деяких унікальних властивостей графена. Цей матеріал має дуже високу електричну провідність, як метал, проте, на його провідність впливає польовий ефект, як у напівпровідникових матеріалів. А висока рухливість електронів в графені забезпечує вкрай низький рівень власних шумів і високу роздільну здатність.

В даний час дослідникам ще потрібно провести ряд доробок конструкції нового датчика і вирішити кілька досить складних проблем. Але після цього перед даною технологією відкриються дуже широкі перспективи. Нові датчики можуть бути використані в системах безпеки, в інфрачервоних камерах, здатних працювати на дуже малій кількості фотонів у вузькому спектральному діапазоні, в спектральних аналізаторах, використовуваних для виявлення вибухових речовин, витоків небезпечних речовин в навколишнє середовище і багато чого іншого.