USD 77.7325

0

EUR 85.7389

0

BRENT 32.83

+3.13

AИ-92 42.42

0

AИ-95 46.36

-0.01

AИ-98 51.1

+0.01

ДТ 47.6

-0.05

3 мин
494

Ученые нашли еще одно применение «волшебному» графену. Теперь его будут использовать и в инфракрасных датчиках

Графеновые сенсоры смогут использовать в инфракрасных телескопах.

Ученые нашли еще одно применение «волшебному» графену. Теперь его будут использовать и в инфракрасных датчиках

Москва, 24 мар - ИА Neftegaz.RU. Ученые обнаружили еще одно применение графена - материал смогут использовать в качестве основы для сверхчувствительных датчиков дальнего инфракрасного излучения и терагерцовых волн.

Об этом сообщила пресс-служба Московского физико-технического института (МФТИ). 

Ученые также опубликовали научную статью в журнале Optics Express.

Совместно с учеными из Японии и США пытливые российские физтехи рассчитали параметры фотоприемников из слоев графена и смеси черных фосфора и мышьяка. 
Один из авторов работы, завлаб МФТИ В. Рыжий отметил, что ученые рассчитали параметры изготовленных на основе графенового монослоя светочувствительных элементов, способных уловить дальний инфракрасный свет.
Преимущества таких сенсоров:
  • способны улавливать излучение с энергией меньше запрещенной зоны этих слоев без графена;
  • легко модифицируются для увеличения чувствительности к нужной длине волны света;
  • могут заменить любые приемники дальнего инфракрасного и терагерцового излучения.

Практическое применение:

  • изучение волн космической пыли с целью понимания эволюции галактик;
  • сенсоры инфракрасного света - в приборах ночного видения, пультах дистанционного управления, ракетных системах самонаведения и в датчиках сердцебиения;
  • терагерцовое излучение - в системах безопасности для сканирования багажа, поскольку безопаснее рентгеновского;
  • сенсоры инфракрасного и терагерцового излучения - еще найдут свое применение в других областях.

 

Графен - это одинарный слой углерода, атомы которого соединены между собой структурой химических связей, напоминающих структуру пчелиных сот.
Выходцы из России К. Новоселов и А. Гейм в 2010 г. получили за открытие графена Нобелевскую премию по физике.

В 2017 г. о графене заговорили в нефтегазе РФ, когда Газпром поведал о намерении сотрудничать с институтами Российской академии наук (РАН) для разработки технологии хранение природного газа с использованием нанонопористого графена в качестве абсорбента.   


Впоследствии оказалось, что графен не только имеет полезные свойства, которых нет у других форм углерода, но и особенности, которые мешают применять его на практике.
Так, ученые столкнулись с проблемой при попытке превратить материал в полноценный полупроводник.
Графен практически непригоден для изготовления электронных приборов, солнечных батарей, лазеров и источников света.
Ученые наносят различные примеси на графеновые листы, чтобы решить проблему, однако эта операция сложна с практической точки зрения и часто меняет различные свойства графена в худшую сторону.

 

Ученые из МФТИ решили эту проблему при помощи «бутерброда» из графена, черного фосфора и мышьяка.
Они дерзко рассмотрели межполосные фотоприемники дальнего инфракрасного излучения на основе одного графенового монослоя. 
Черный фосфор и мышьяк представляют собой своеобразные аналоги графита, многослойные структуры, состоящие из множества плоских листов, которые образованы из атомов фосфора и мышьяка.
Оказалось, если сложить графен и тонкие листы из черного фосфора и мышьяка, характер взаимодействий первого с частицами света значительно поменяется.
Графен был окружен слоями из смеси черного фосфора и черного мышьяка в различных пропорциях. 
Регулируя соотношение этих веществ, удалось сдвигать рабочий диапазон частот фотоприемника.
За счет изменения толщины 2х внешних слоев этого «бутерброда» ученые смогли заставить структуру поглощать свет в очень широком диапазоне частот, в том числе и дальнее инфракрасное и терагерцовое излучение.
Черные фосфор и мышьяк имеют разные диапазоны энергий, недоступных для электронов.
Переход электрона (или дырки) из одной разрешенной зоны графена в другую с последующим выходом в зону проводимости черного фосфора или мышьяка регистрируется в подобном фотоприемнике. 
Такие датчики имеют ряд преимуществ перед уже существующими:
  • крайне низкий уровень помех и ложных срабатываний,
  • рабочий диапазон легко изменить при необходимости, при этом избежав потери качества приема сигнала.
  • сенсоры смогут использовать в инфракрасных телескопах, сигнал должен стать более чистым,
  • из-за температурных эффектов в сенсорах инфракрасного и терагерцового диапазона регистрируется сигнал даже «в темноте», то есть без воздействия электромагнитных волн,
  • в рассмотренных слоистых структурах такой темновой ток гораздо меньше, чем в используемых сегодня.
graf but 2020.jpg

Говоря простым языком студентов - физтехов, разрабатывается модель устройств для дальних инфракрасных фотодетекторов (IP) с чувствительными элементами графенового слоя (GL) и барьерными слоями черного фосфора (b-P) или черного мышьяка (b-As) (BL).
Эти дальние инфракрасные IP-адреса на основе GL / BL (GBIP) могут работать при энергиях фотонов ℏΩ, меньших ширины запрещенной зоны, ΔG, bP или b-As или их соединений, а именно при ℏΩ≲2Δ

Автор:

Источник : Neftegaz.RU


Подписывайтесь на канал Neftegaz.RU в Telegram
Система Orphus