Graafik tagab turbo Interneti

Teadlased töötavad välja kahemõõtmeliste süsinikkristallide esimene fotodetektor

Grafeenfotodetektori skemaatiline esitus © IBM
ettelugemist

Teadlased on kõigepealt tootnud grafeenil põhinevad fotodetektorid. Grafeen on süsiniku kiht, mis on ainult ühe aatomi paksune - omamoodi tahma leht, kuid miljon korda õhem. Need uued optoelektroonika uurimistulemused võivad pöörde muuta andmeedastust Internetis, kirjutavad teadlased ajakirjas Nature Photonics.

Grafeeni on juba aastaid peetud elektroonika lootuse majakaks, kus see võiks pikemas perspektiivis räni asendada. Ülivõrgud on siin üsna sobivad: grafeen ei ole mitte ainult kõige õhem, jäigem ja tugevam teadaolev materjal, vaid sellel on ka suurim soojusjuhtivus, see on absoluutselt gaaside mitteläbilaskev ja juhib elektrit paremini kui ükski teine ​​materjal.

Optiliselt atraktiivne

Uue fotodetektori väljatöötamisega IBM Thomas J. Watsoni teaduskeskuse koostöös Viini tehnikaülikooli (TLÜ) Fotoonika instituudi Thomas Mülleriga siseneb materjal nüüd ka optoelektroonikasse ja sillutab teed kiiremaks andmete edastamiseks Internetis,

Nende uudsete fotodetektorite esimene põlvkond töötab juba andmeedastuskiirusega kümme gigabiti sekundis, sama kiiresti kui need detektorid, mida kasutatakse tänapäeva kiiretel andmeühendustel. Täiendavad uuringud näitavad, et tulevikus võib uue tehnoloogia abil oodata andmeedastuskiirust kuni üks terabit sekundis - 100 korda kiirem.

Teadlaste sõnul on näha ka grafeeni optilisi omadusi: see neelab valgust vähemalt kümme korda võimsamalt kui enamus teisi aineid ja on seega palja silmaga nähtav, isegi kui see on ainult ühe aatomiga õhuke. Selliselt realiseeritud fotodetektorit ei saa toota mitte ainult kümme korda väiksemaks, vaid ka kümme korda kiiremini kui muude materjalidega. kuva

Elekter valgust

Fotodetektorid on elektroonilised seadmed, mis muudavad valguse elektrisignaalideks. Muu hulgas kasutatakse neid valguse kaudu elektrooniliselt, näiteks Internetis, edastatava teabe töötlemiseks. Fotodetektorid on tavaliselt valmistatud pooljuhtidest, näiteks räni- või galliumarseniidist. Kui footonid - valguse osakesed - materjalile löövad, loovad nad niinimetatud elektron-augu paarid, mis eraldatakse elektriväljas, mis viib voolu juurde.

Sel juhul tekitab väli tavaliselt elektripinge, mis juhitakse seadmele väljastpoolt. Kuid siin peitub probleem: pooljuhtdetektorid ehitatakse tavaliselt nii, et vool voolab ainult siis, kui detektorile langeb valgus.

Fotodetektor saaks hakkama ilma välise pingeta

Grafeen ei ole pooljuht, vaid metall. Väliselt kasutatav elektripinge juhib seadme kaudu suurt tumedat voolu, seda soovimatut voolu, mis voolab alati läbi detektori ka siis, kui valgust ei tule. See omakorda muudaks fotodetektori tundmatuks.

Seetõttu kasutasid teadlased trikki: Nad kasutavad kohalikke, sisemisi elektrivälju, kuna need esinevad grafeeni ja metallide vahelistes liidestes. Pallaadiumi ja titaan-elektroodide nutika kombinatsiooni abil saaks luua fotodetektori, mis töötab ilma välise pingeta.

(idw - Viini tehnikaülikool, 30.03.2010 - DLO)