В России создан датчик света на основе графеновой пленки толщиной в один атом

Картинки по запросу графен датчик светРоссийские и зарубежные физики превратили графен, лист из углерода толщиной в один атом, в очень эффективный датчик света, почти не потребляющий энергии и не требующий охлаждения. «Инструкции» по их сборке были представлены в журнале ACS Photonics. «По сути, мы впервые продемонстрировали новую технологию, основанную на прямой лазерной модификации графена, материала атомной толщины, и впервые продемонстрировали функциональный прибор – фотодетектор, созданный с ее использованием», — рассказывает Иван Бобринецкий из Московского института электронной техники в Зеленограде, чьи слова передает пресс-служба Российского научного фонда. Графен представляет собой одиночный слой атомов углерода, соединенных между собой структурой химических связей, напоминающих по своей геометрии структуру пчелиных сот.

Похожее изображение

За создание графена, обладающего уникальными физико-химическими свойствами, работающие в Великобритании выходцы из России Константин Новоселов и Андрей Гейм получили Нобелевскую премию 2010 года по физике.

Не все уникальные свойства графена оказались полезными — к примеру, неожиданным образом оказалось, что графен крайне тяжело превратить в полупроводник, что делает его малопригодным для изготовления электронных приборов, солнечных батарей, лазеров и источников света. Кроме того, графен нельзя растягивать из-за очень высокой хрупкости.

Еще одна проблема заключается в том, что на таких масштабах работе транзисторов, фотоэлементов и других «кирпичиков» электроники начинают мешать силы межатомного взаимодействия и квантовые эффекты. В результате этого они начинают пропускать ток в обоих направлениях, а свет почти полностью «просачивается» через них. И то и другое не позволяет применять такие устройства в «атомной» микроэлектронике.

Бобринецкий и его коллеги по институту, а также ученые из Германии и Испании, нашли способ решить эту проблему, склеив графен с кремниевой подложкой и добавив в него примесей при помощи специального лазера.

Недавно ученые выяснили, что кратковременное облучение листов «нобелевского углерода» при помощи очень коротких вспышек лазера не разрушает их, а меняет их химическую структуру и то, как ведут себя электроны внутри них. Подобное открытие натолкнуло авторов статьи на мысль, что лазеры могут сделать графен более «непрозрачным» для частиц света.

Как показали опыты российских и зарубежных ученых, изменения в поведении графена оказались еще более резкими, чем они ожидали увидеть – мобильность электронов в облученных регионах снизилась на порядки, а сопротивление току выросло в несколько сотен раз. В результате этого в листе из нобелевского материала возникли зоны, похожие по свойствам на полупроводник, активно взаимодействовавшие с частицами света.

Благодаря этому графен начал реагировать даже на самые слабые источники света, и вырабатывать на несколько порядков больше электричества, чем чистый углеродный материал. Вдобавок, лазерная «гравировка» позволила графеновым фотодетекторам работать при более низких температурах и напряжениях – при комнатной температуре и при 9 милливольт, чем удавалось достичь ученым раньше.

И то и другое, как отмечают Бобринецкий и его коллеги, позволяет использовать подобный графен не только для создания солнечных батарей или детекторов света, но и в качестве компонентов для световых процессоров и прочих электронных устройств, таких как матрицы фотокамер и различные датчики медицинских приборов.

Источник: http://www.nanonewsnet.ru/

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!