光検出器の量子効率が理論限界を突破

物理学者組織ネットワークによると、最近、フィンランドの研究者が外部量子効率130%のブラックシリコン光検出器を開発したと報告した。これは、光起電力デバイスの効率が理論上の限界である100%を初めて超えたものであり、大幅な向上が期待されている。光電検出デバイスの効率が向上し、これらのデバイスは自動車、携帯電話、スマートウォッチ、医療機器などに広く使用されています。

光検出器は、光またはその他の電磁エネルギーを測定し、光子を電流に変換し、吸収された光子が電子正孔対を形成できるセンサーです。光検出器には、フォトダイオードやフォトトランジスタなどが含まれます。量子効率は、光検出器などのデバイスが受け取った光子の電子正孔対への割合を定義するために使用されます。つまり、量子効率は、光生成された電子の数を で割ったものに等しくなります。入射光子の数。

入射光子が外部回路への電子を生成すると、デバイスの外部量子効率は 100% になります (これまでは理論上の限界と考えられていました)。最新の研究では、ブラックシリコン光検出器の効率は最大 130% でした。これは、1 つの入射光子が約 1.3 個の電子を生成することを意味します。

アアルト大学の研究者らによると、この大きな進歩の背後にある秘密兵器は、ブラックシリコン光検出器のユニークなナノ構造内で発生する、高エネルギー光子によって引き起こされる電荷​​キャリアの増倍プロセスであるという。これまでは、電気的および光学的損失の存在により収集される電子の数が減少するため、科学者は実際のデバイスでこの現象を観察することができませんでした。「私たちのナノ構造デバイスには再結合も反射損失もないので、増殖した電荷キャリアをすべて収集できます」と研究リーダーのヘラ・セバーン教授は説明した。

この効率は、ヨーロッパで最も正確で信頼性の高い測定サービスであるドイツ国立計量協会 (PTB) の物理技術研究所によって検証されています。

研究者らは、この記録効率は科学者が光電検出装置の性能を大幅に向上できることを意味すると指摘している。

「当社の検出器は、特にバイオテクノロジーや産業プロセス監視の分野で多くの関心を集めています」とアアルト大学所有の会社、ElfysInc の CEO、ミッコ・ジュントゥナ博士は述べています。同社はそのような検出器を商業用途に向けて製造し始めたと報告されている。