Ученые разработали кремниевые датчики, чувствительные к инфракрасному свету

Недавно команда исследователей из пяти научно-исследовательских учреждений, включая Массачусетский технологический институт, представили новые кремниевые детекторы, которые реагируют на свет в широком инфракрасном диапазоне. По мнению ученых, это инновационное изобретение позволит в дальнейшем создавать кремниевые солнечные батареи, которые смогут поглощать световую энергию в более широком спектре.

Кремний, который используется в большинстве технологий производства солнечных элементов, пропускает инфракрасный свет, не поглощая его. Это происходит потому, что ширина запрещенной зоны материала больше, чем это требуется для фотона, несущего энергию инфракрасного света. Различные методы обработки кремния, такие как создание волновода со структурными дефектами или легирование кремния другими химическими элементами, немного уменьшают ширину запрещенной зоны, но при этом они оказывают негативное влияние на характеристики проводимости самого кремния.

Новые кремниевые детекторы, разработанные учеными, функционируют при комнатной температуре и обеспечивают высокую эффективность поглощения инфракрасного света. Это стало достижимо, благодаря имплантации атомов золота в поверхностные слои кристаллической решетки кремния при сохранении первоначальной структуры материала.

Ученые расплавляют лазером поверхность в течение нескольких долей секунд, при этом атомы кремния ре-кристаллизуются с образованием почти идеальной решетки, и атомы золота остаются заключенными в ней. Полученный материал содержит около одного процента золота, который практически весь распределен только на поверхности. Другими словами, новый метод обработки позволяет формировать слой кремния, перенасыщенного атомами золота, материала, который эффективно поглощает солнечный свет в инфракрасном диапазоне спектра.

По словам ученых, другой областью возможного применения новых кремниевых детекторов может стать создание установок инфракрасной визуализации для систем безопасности.