Исследователи разработали первый в мире фотоприемник, способный видеть все оттенки света, в прототипе устройства, которое радикально сжимает один из самых фундаментальных элементов современной техники. Фотоприемники работают путем преобразования информации, переносимой светом, в электрический сигнал и используются в широком спектре технологий, от игровых консолей до волоконно-оптической связи, медицинской визуализации и детекторов движения. В настоящее время фотоприемники не могут воспринимать более одного цвета в одном устройстве.
Это означает, что они остаются больше и медленнее, чем другие технологии, такие как кремниевые чипы, с которыми они интегрируются.
Новый сверхэффективный широкополосный фотоприемник, разработанный исследователями из Университета RMIT, по меньшей мере в 1000 раз тоньше самого маленького коммерчески доступного фотоприемного устройства.
В значительном скачке для технологии прототип устройства также может видеть все оттенки света между ультрафиолетовым и ближним инфракрасным, открывая новые возможности для интеграции электрических и оптических компонентов на одном чипе.
Новая возможность.
Прорывная технология открывает двери для улучшения биомедицинской визуализации, способствуя раннему выявлению проблем со здоровьем, таких как рак.
Ведущий автор исследования, доктор философии исследователь Вайнахи, сказал, что в технологиях фотоприемника, делающих материал тоньше, как правило, происходит за счет производительности.
Но нам удалось создать устройство, которое упаковывает мощный удар, несмотря на то, что оно тоньше нанометра, что примерно в миллион раз меньше ширины булавочной головки.
Сверхтонкий прототип не только сокращает медицинское оборудование для визуализации, но и открывает возможности для более эффективных детекторов движения, визуализации при низкой освещенности и потенциально более быстрой волоконно-оптической связи.
Небольшие фотоприемники в биомедицинском оборудовании для визуализации могут привести к более точному нацеливанию раковых клеток во время лучевой терапии.Сокращение этой технологии также может помочь создать небольшие портативные медицинские системы визуализации. Которые можно было бы легко доставить в отдаленные районы. По сравнению с громоздким оборудованием, которое мы имеем сегодня.
Осветление спектра.
Насколько универсальны и полезны фотоприемники, во многом зависит от трех факторов: скорости их работы, их чувствительности к более низким уровням света и того, какую часть спектра они могут воспринимать.
Обычно, когда инженеры пытались улучшить возможности фотоприемника в одной из этих областей, по крайней мере одна из других возможностей была уменьшена. Современная технология фотоприемников основана на многослойной структуре из трех-четырех слоев.
Представьте себе бутерброд, в котором у вас есть хлеб, масло, сыр и еще один слой хлеба—независимо от того, насколько хорошо вы раздавите этот бутерброд, он всегда будет четырехслойным, и если вы удалите слой, вы поставите под угрозу качество.
Исследователи из Инженерной школы RMIT отказались от сложенной модели и разработали, как использовать слой толщиной всего в один атом—на чипе.
Важно отметить, что они сделали это без снижения скорости фотоприемника, низкой светочувствительности или видимости спектра.
Прототип устройства может интерпретировать свет в диапазоне от глубокого ультрафиолета до ближнего инфракрасного диапазона длин волн, что делает его чувствительным к более широкому спектру, чем человеческий глаз. И он делает это более чем в 10 000 раз быстрее, чем мгновение ока.
Тонкая технология.
Одной из главных задач для группы было обеспечение того, чтобы электронные и оптические свойства не ухудшались при сжатии фотоприемника-технологическое узкое место, которое ранее препятствовало миниатюризации технологий обнаружения света.
Главный исследователь доцент Шумит Валия сказал, что используемый материал, моно сульфид олова, является недорогим и естественным, что делает его привлекательным для электроники и оптоэлектроники.
Этот материал позволяет устройству быть чрезвычайно чувствительным в условиях низкой освещенности, что делает его пригодным для съемки в условиях низкой освещенности в широком спектре света.
С дальнейшим развитием, мы могли бы смотреть на приложения, включая более эффективное обнаружение движения в камерах безопасности в ночное время и быстрее, более эффективное хранение данных.
