Yeni Fotodedektörler için Yeni Grafen Yapıları Tasarlandı

Bilim insanları daha duyarlı yeni sensörler için yeni grafen yapıları tasarlamayı başardı. Yeni bir grafen yapısıyla oluşturulan fotodedektörlerin parametrelerini hesaplamayı başaran araştırmacılar, yeni sensörlerin birçok alanda günümüzde kullanılan sensörlerin yerini alacağını düşünüyor. Yeni fotodedektörler hakkındaki detaylar yazımızın devamında.

A- A+

28.04.2020 tarihli yazı 8756 kez okunmuştur.

Moskova Fizik ve Teknoloji Enstitüsü (MIPT) bilim insanları, Japonya ve ABD’deki bilim insanları ile birlikte grafen katmanlarından ve siyah arsenik ile siyah fosfor kombinasyonundan oluşan fotodedektörlerin parametrelerini hesaplamayı başardılar. Yapılan deneyler sonucu bu sensörlerin çok düşük seviyelerdeki radyasyonu tespit edebildiği ortaya çıktı. Ayrıca bu sensörler kızılötesi ve terahertz radyasyon dedektörlerinin yapımında kullanılan sensörlerin yerini alabilecek fonksiyonlara sahip.

Araştırmacılar yeni sensörlerin bilim ve teknoloji alanında çok fayda sağlayacağını düşünüyor. Kızılötesi ışık sensörleri gece görüş ekipmanlarında, uzaktan kumandalarda, füzelerde ve kalp atışı sensörlerinde kullanılıyor. Terahertz ise, X-ray tarayıcılarının daha az tehlikeli bir hale gelmesine olanak sağlıyor. Araştırmacılar bir tane grafen tabakasına dayanan kızılötesi interbandlı fotodetektörleri geliştirmeyi başardılar. Grafen, siyah arsenik ve siyah fosfor ile çevrili bir karbon yapısıdır. Fotodedektörler ise siyah arsenik ve siyah fosfor enerji bantları arasına giren elektronu veya deliği kaydederek çalışır.

►İlginizi Çekebilir: Fotodedektör Nedir? 1. Bölüm

Siyah arsenik ve siyah fosforun grafen içindeki bulunma miktarını değiştirerek fotodedektörlerin çalışma aralığını değiştirmek mümkün Bunun yanında sıcaklık etkileri, kızılötesi ve terahertz sensörlerinin, radyasyon olmadan sinyali algılamasına olanak sağlıyor. Grafen, geniş bir dalga boyu aralığında silikon fotonikler için yüksek hızlı fotodedeksiyonun geliştirilmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ortamdaki moleküller etkileşime girdiğinde bu malzemenin yüksek iletkenliği değişir ve bu ölçülebilir değişiklik, birçok sensörün çalışma mekanizmasında rol oynuyor.

Sensörler, oluşan iletkenin değişikliğini algılayarak görevini yapıyor. Ayrıca geliştirilen bu yeni sensörlerin, günümüzde kullanılanlardan çok daha düşük bir karanlık akım (cihaza hiç foton girmemesine rağmen ışığa duyarlı cihazlardan akan küçük elektrik akımı) yaşadığı ortaya çıktı. Araştırmada yer alan Victor Ryzhii: “Bir grafen tabakasına dayalı olarak kızılötesi sensörünün algılama fonksiyonları için ışığa duyarlı elemanların parametrelerini hesapladık. Bu tür cihazlar günümüzde kullanılan neredeyse tüm kızılötesi ve terahertz sensörlerinin yerini alabilir.” dedi.

►İlginizi Çekebilir: ASELSAN Grafen Tabanlı OLED Ekran Üretti

Araştırmacıların hesaplamalarına göre yeni sensörlerin, yüksek sıcaklıklarda daha temiz bir sinyal vereceği ortaya çıktı. Ryzhii: “Azalan karanlık akım ve yüksek ışığa duyarlılık, sensörlerden gelen sinyali önemli ölçüde iyileştiriyor. Bu tür sensörler kızılötesi teleskopların performansını artırabilir.” dedi. Yeni sensörler, kızılötesi ve terahertz sensörlerinin kullanıldığı uygulamaları geliştirmenin yanı sıra insan vücuduna zarar veren X-ray teknolojisinin kullanımına son verebilecek özelliklere de sahip.

Kaynak:

►phys.org
►allaboutcircuits