Фотодетекторы предназначены для превращения светового сигнала в электрический. Сегодня фотодетекторы инфракрасного диапазона стали одним из ключевых компонентов многих устройств: их используют, например, в системах противопожарной безопасности, камерах и смартфонах, рассказали в Самарском национальном исследовательском университете имени академика С. П. Королева (Самарский университет).
Преобразование света в ток, по словам специалистов, происходит за счет внутреннего фотоэффекта: концентрация электронов увеличивается при попадании света на так называемые чувствительные элементы. В основе промышленно выпускаемых фотодетекторов, как правило, лежат жесткие и хрупкие подложки, которые нельзя сгибать или сжимать, из-за чего им сложно придать нужную форму.
Известны и гибкие фотодетекторы. Их удобно располагать на поверхностях с различной геометрией, однако большая часть известных материалов для их изготовления может обнаруживать лишь ограниченный диапазон длин волн. Этот недостаток препятствует их практическому применению, рассказали специалисты.
Высокочувствительный гибкий фотодетектор на основе дисульфида титана (TiS2) с добавлением нитрата серебра (AgNO3) разработали специалисты Самарского университета совместно с Курчатовским институтом и учеными из Индии.
«Ряд характеристик фотодетектора на основе TiS2-AgNO3 превосходит аналогичные параметры известных фотодетекторов. Явно прослеживается значительное влияние наночастиц нитрата серебра, рассеянных в объеме чувствительного материала фотодетектора, на его эффективность», — пояснил научный руководитель проекта, доцент Самарского университета Трипати Нишант.
Он отметил, что разработанный фотодетектор будет полезен в медицинской диагностике. В перспективе с его помощью можно будет измерять концентрации растворенного в крови кислорода и, как следствие, оценивать эффективность работы дыхательной, сердечно-сосудистой и кроветворной систем. Это необходимо для диагностики как при профилактике заболеваний дыхательных путей, так и при их терапии.
Разработка, по словам экспертов, найдет применение и в космосе. Например, большие непрерывные области гибких фотодетекторов на космическом корабле смогут обеспечить определение состава газов, что критически важно для постоянной оценки состояния бортовой атмосферы. Производство фотодетекторов с целью их расположения на изогнутых поверхностях не будет требовать изменения технологии изготовления в каждом отдельном случае.
«Оборудование с ИК-детекторами способно измерять состав газа путем отслеживания способности газа снижать интенсивность инфракрасного излучения», — рассказала одна из авторов исследования, аспирантка Самарского университета Анастасия Рымжина.
Она добавила, что сейчас специалисты не только подробнее изучают свойства созданного материала, но и разрабатывают новые фотодетекторы.
Исследование поддержано грантом Российского научного фонда и контрактом с министерством науки и высшего образования РФ в рамках НИР лаборатории «Фотоника для умного дома и умного города». Часть работы проводилась в рамках программы «Приоритет-2030» российского национального проекта «Наука и университеты», участником которой является Самарский университет.
