Физики из МИЭТ совместно с зарубежными коллегами создали датчик света из графена

Российские и зарубежные физики разработали способ превратить графен — одноатомный слой углерода — в высокоэффективный светочувствительный датчик с минимальным энергопотреблением и без необходимости охлаждения. Описание технологии опубликовано в журнале ACS Photonics, передает РИА Новости.Как сообщил Иван Бобринецкий из Московского института электронной техники в Зеленограде, ученым удалось впервые продемонстрировать метод прямой лазерной модификации графена и создать на его основе работающий фотодетектор. Информацию распространила пресс-служба Российского научного фонда.

Графен представляет собой один слой атомов углерода, соединенных в структуру, напоминающую пчелиные соты. За его открытие Константин Новоселов и Андрей Гейм, работавшие в Великобритании, получили Нобелевскую премию по физике в 2010 году благодаря уникальным свойствам материала. Однако часть этих свойств оказалась ограничивающей. В частности, графен сложно перевести в состояние полупроводника, что затрудняет его применение в электронике, включая солнечные батареи, лазеры и источники света. Дополнительной проблемой стала высокая хрупкость, исключающая растяжение материала.

На атомном уровне также проявляются межатомные взаимодействия и квантовые эффекты, мешающие работе электронных компонентов. Из-за этого ток проходит в обоих направлениях, а свет практически свободно проходит через материал, что ограничивает использование графена в микроэлектронике.

Бобринецкий и его коллеги совместно с исследователями из Германии и Испании предложили решение: графен закрепили на кремниевой подложке и изменили его свойства с помощью лазерного введения примесей.

Ранее было установлено, что кратковременное воздействие коротких лазерных импульсов не разрушает графен, а перестраивает его химическую структуру и влияет на поведение электронов. Это позволило предположить, что лазер может снизить прозрачность материала для света.

Эксперименты показали, что эффект оказался значительно сильнее ожидаемого: под действием лазера подвижность электронов резко снижалась, а сопротивление возрастало в сотни раз. В результате в структуре формировались области с полупроводниковыми свойствами, активно взаимодействующие со светом.

После обработки графен начал реагировать даже на слабое излучение и генерировать значительно больше электричества по сравнению с исходным материалом. Кроме того, лазерная модификация позволила устройствам работать при комнатной температуре и напряжении около 9 милливольт.

Читайте также: