«Капкан для света»: создан материал для поглощения инфракрасного излучения

Исследователи из Института автоматики и процессов управления ДВО РАН, Института химии ДВО РАН и Института физики полупроводников имени А.В. Ржанова СО РАН получили материал, эффективно поглощающий инфракрасный свет.

Инфракрасные датчики широко применяются в медицине и технике — например, в системах ночного видения, бесконтактных термометрах и при визуализации сосудов и опухолей во время операций. Но распространённые материалы для таких датчиков (кремний и германий) имеют существенные ограничения: кремний улавливает лишь узкий диапазон волн, а германий отражает до 40 % падающего света.

Учёные разработали простую и экологичную технологию создания германиевых пластин с микрорельефом — на поверхности материала образуются мельчайшие пирамидки, «ловящие» свет. Сначала пластину германия поместили в нагретую до 60 °C смесь серной кислоты и перекиси водорода — так сформировался массив пирамидок высотой в тысячные доли миллиметра, и отражение света снизилось с 40 % до 12 %. Затем на микрорельеф нанесли слой германида магния — в итоге отражение упало до 4,2 %, а материал стал улавливать почти 96 % ближнего и коротковолнового инфракрасного света.

На основе нового композита учёные создали фотодетектор, улавливающий свет с длиной волны от 800 до 3000 нанометров (у аналогов — до 2200 нанометров). На длине волны 1550 нанометров (используется в телекоммуникациях) прибор преобразует свет в сигнал со 100 %-й эффективностью за десятки микросекунд. Технология может найти применение в системах высокоскоростной связи, медицинской диагностике, системах безопасности и экологическом мониторинге. В будущем исследователи планируют оптимизировать детектор и изучить возможность использования технологии для создания германиевых солнечных элементов.

Источник: Российский научный фонд