Лучшее устройство для обнаружения ультрафиолетового света

Исследователи из Японии разработали новый фотодиод, который может обнаружить всего лишь за миллисекунды определенный тип ультрафиолетового света высокой энергии, который является достаточно мощным, чтобы разорвать связи ДНК и нанести вред живым существам. Описание нового устройства опубликовано в научном журнале Applied Physics Letters. Хотя это излучение, как правило, не достигает поверхности Земли, оно может просочиться через озоновые дыры. Мониторинг этого излучения заключается в системе отслеживания дыр в озоновом слое, а также для измерения ультрафиолетового излучение используются светодиоды, действующие в качестве датчиков пламени и как средства для связи в космосе.

И вот сейчас Синдзи Накагоми (Shinji Nakagomi) и его коллеги из университета Ishinomaki Senshu в Японии создали новый вид фотодиода, который может обнаружить целый диапазон ультрафиолетового света, оставаясь нечувствительными к видимому солнечному свету – две особенности, которые до сих пор никто не воплотил в жизнь. Будучи «слепыми к солнечному свету», фотодиоды являются более чувствительными к УФ-диапазону и поэтому более полезны. Лучшее устройство для обнаружения ультрафиолетового света

Создавая улучшенный фотодиод

Некоторые фото детекторы состоят из дешевых вакуумных труб, однако они громоздкие и имеют короткий срок службы. В настоящее время многие фотодиоды работают на основе так называемого p-n перехода, в котором полупроводник, несущий положительный заряд (отсутствие электронов называется запрещенной зоной), контактирует с тем же полупроводником, но несущим отрицательный заряд (электроны). Когда свет с достаточной энергией (короткая длина волны) поражает атомы вблизи границы раздела двух полупроводников (называемых р-тип и n-тип соответственно), он генерирует свободные электроны и запрещенные зоны, повышая электрический ток по p-n переходу, тем самым сигнализируя о наличие света.

Другие фотодиоды сделаны из таких материалов, как нитрид алюминия и алмазы, чувствительны только к ограниченному диапазону УФ-света. Однако совсем недавно было открыто, что оксид галлия чувствителен ко всему диапазону этого света, а также является невосприимчивым к солнечному свету. Но существует большая проблема: трудно создать p-тип из оксида галлия.

Вместо фотодиода на основе обычного p-n перехода, исследователи создали фотодиод, основанный на так называемом гетеропереходе, который, по сути, является p-n переходом, включающим в себя два разных полупроводника. Команда использовала оксид галлия и карбид кремния и обнаружила, что их устройство быстро реагирует на ультрафиолетовый свет (в течение буквально миллисекунд), и содержит мало темного тока – внутреннего электрического тока, который протекает через все устройство даже при отсутствии света. Минимальный темный ток важен для чувствительного фотодиода.

«Наиболее важным аспектом в наших устройствах является то, что они основаны на гетеропереходе между оксидом галлия и карбидом кремния, – сказал Накагоми. – Данный фотодиод является потенциальной перспективой для обнаружения ультрафиолетового излучения».

http://nauka21vek.ru