تشخیص نور مادون قرمز در طیف وسیعی از فناوری‌ها، از کنترل از راه دور گرفته تا سیستم‌های فوکوس خودکار، تا خودروهای خودران و هدست‌ های واقعیت مجازی، ضروری است. این بدان معناست که بهبود کارایی حسگرهای مادون قرمز مانند دیود نوری، مزایای زیادی خواهد داشت.

محققان دانشگاه آلتو نوع جدیدی از دیود نوری مادون قرمز را توسعه داده‌اند که در مقایسه با سایر اجزای مبتنی بر ژرمانیوم، در 1.55 میکرومتر که طول موج کلیدی برای ارتباطات از راه دور است، 35 درصد پاسخ‌ دهی بیشتری دارد. نکته مهم این است که این دستگاه جدید را می توان با استفاده از تکنیک های ساخت فعلی تولید کرد که آن را برای پذیرفته شدن بسیار کاربردی می کند.

هله ساوین Hele Savin، استاد دانشگاه آلتو می گوید: «از ایده تا اثبات مفهوم هشت سال طول کشید. ایده اصلی ساخت دیودهای نوری با استفاده از ژرمانیوم به جای آرسنید گالیوم ایندیوم است. دیودهای نوری ژرمانیوم ارزان‌تر هستند و در حال حاضر کاملاً با فرآیند ساخت نیمه‌رسانا سازگارند. اما تاکنون، دیودهای نوری ژرمانیوم از نظر جذب نور مادون قرمز ضعیف عمل کرده‌اند.

گروه ساوین موفق به ساخت دیودهای نوری ژرمانیومی شد که تقریباً تمام نور مادون قرمزی که به آنها برخورد می کند را جذب می کند. این مطالعه در 1 ژانویه 2025 در مجله Light: Science & Application منتشر شد.

هانچن لیو Hanchen Liu، محقق دکترا که دستگاه اثبات مفهومی را ساخته است، توضیح می دهد: «عملکرد بالا با ترکیب چندین رویکرد جدید مانند حذف تلفات نوری با استفاده از نانوساختارهای سطحی و به حداقل رساندن تلفات الکتریکی به دو روش مختلف، امکان پذیر شد».

آزمایشات این تیم نشان داد که دیود نوری اثبات مفهومی آنها نه تنها از دیودهای نوری ژرمانیوم موجود بلکه از دیودهای نوری گالیوم آرسناید ایندیوم تجاری هم در پاسخ دهی بهتر عمل می کند. این فناوری جدید فوتون های مادون قرمز را بسیار کارآمد جذب می کند و در طیف وسیعی از طول موج ها به خوبی کار می کند. دیودهای نوری جدید را می توان به آسانی توسط امکانات تولیدی موجود ساخت و محققان انتظار دارند که بتوانند مستقیماً در بسیاری از فناوری ها ادغام شوند.

ساوین می‌گوید: زمان بندی ای بهتر از این نمی توانست باشد. امروزه آنقدر زمینه ‌های مختلف به سنجش تابش های مادون قرمز متکی هستند که این فناوری به بخشی از زندگی روزمره ما تبدیل شده است.

ساوین و بقیه اعضای تیم مشتاقند ببینند فناوری آنها چگونه بر برنامه های کاربردی موجود تأثیر می گذارد و کشف چه برنامه های جدیدی با حساسیت بهبود یافته امکان پذیر می شوند.

منبع:

Building better infrared sensors: Novel photodiode design boosts responsivity

ترجمه خبر: شهره کرمی