Алмазные нанопроводники против жары и света

11.07.2025

Фотодетекторы играют важную роль в самых разных отраслях - от астрономии до оборонных систем. Однако экстремальные условия, в частности высокая температура и интенсивное солнечное излучение, существенно ограничивают возможности их применения. Китайские ученые нашли способ обойти эти ограничения, представив новаторскую конструкцию, способную работать там, где другие датчики выходят из строя.

Команда исследователей под руководством профессора Донмина Суна разработала принципиально новый тип солнечно-слепого ультрафиолетового фотодетектора, основанный на монокристаллических алмазных нанопроводниках с встроенными наночастицами платины. По словам ученых, подобное сочетание материалов и структурных решений открывает перспективы для использования устройства в условиях, ранее считавшихся слишком суровыми.

Одной из причин уникальной устойчивости и высокой чувствительности стала синергия сразу нескольких физических эффектов. Среди них - одномерная геометрия нанопроводников, наличие глубоких дефектов в кристаллической решетке, плазмонный резонанс, вызванный платиновыми наночастицами, и формирование переходов Шоттки на границе Pt/алмаз. Эта совокупность характеристик позволяет устройству эффективно фиксировать коротковолновое УФ-излучение даже при температурах, близких к 300 °C.

На практике это означает, что при длине волны 220 нм и комнатной температуре фоточувствительность устройства составляет 68,5 А/Вт. Однако при нагреве до 275 °C чувствительность возрастает до рекордных 3098,7 А/Вт, что в десятки и даже тысячи раз превышает показатели классических фотодетекторов на базе алмаза. При этом стабильность устройства сохраняется даже после суток непрерывного нагрева и трехмесячного хранения в обычных атмосферных условиях.

Технология изготовления этих фоточувствительных нанопроводников включает несколько стадий: осаждение платиновой пленки, ее отжиг, гомоэпитаксиальный рост алмаза и инкапсуляцию наночастиц в кристаллическую структуру. Такой подход позволяет добиться высокой однородности и качества материала, необходимого для стабильной работы и высокой производительности.

Как объясняют ученые, наночастицы платины усиливают чувствительность фотодетектора за счет возбуждения поверхностного плазмонного резонанса. Переходы Шоттки дополнительно способствуют разделению носителей заряда, обеспечивая эффективность, которую не могут предложить традиционные материалы. Таким образом, наноструктурированный алмаз оказывается не только прочным, но и интеллектуальным материалом, способным взаимодействовать с УФ-излучением особым образом.

В будущем команда планирует экспериментировать с другими типами металлических вставок, а также адаптировать технологию под гибкие устройства, что может привести к появлению носимых фотодетекторов нового поколения.

<< Назад: Спорт помогает организму бороться с раком 11.07.2025

>> Вперед: Найти нестандартное решение поможет дневной сон 10.07.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

LG и Prime Video: студияная версия кинематографа 31.07.2026

Современные телевизоры предлагают множество режимов изображения, которые автоматически корректируют цвета, контраст и резкость. Однако создатели фильмов часто жалуются, что дополнительная обработка искажает их замысел. Новая функция, появившаяся на телевизорах LG, пытается решить эту проблему, передавая контроль над настройками непосредственно студии. LG и Prime Video запустили режим "Оригинал автора" - первую настройку изображения, которой управляет сама студия. Он доступен только на OLED evo 2026 модельного года. LG Electronics и Prime Video объявили о совместной инициативе, приуроченной к стриминговой премьере фильма "Властелины Вселенной". В рамках сотрудничества на телевизорах компании появились две новые функции - режим изображения "Оригинал автора" и голосовая команда для пульта Magic Remote. Ключевая новинка - режим "Оригинал автора", который в LG называют первым в области настройки изображения для стримингового контента. Его отличие от распространенного FILMMAKER MODE за ...>>

Астронавты на Марсе не смогут выжить даже в скафандрах 30.07.2026

Высадка людей на Марс остается одной из самых амбициозных целей космических агентств. Красная планета лишена пригодной для дыхания атмосферы и подвергается высокому уровню солнечной радиации, поэтому астронавты смогут находиться на ее поверхности только в специальных скафандрах. Однако новые исследования показывают, что даже самые современные космические костюмы могут оказаться непригодными для работы в условиях марсианской гравитации. По результатам испытаний стало ясно, что новые скафандры NASA не подходят для использования астронавтами на Красной планете. На Марсе отсутствует воздух, пригодный для дыхания, а также наблюдается высокий уровень солнечной радиации. Это лишь некоторые из многих факторов, которые усложнят нахождение людей на поверхности. Современные скафандры не рассчитаны на марсианскую гравитацию, составляющую примерно 38 процентов земной. Новейшее поколение костюмов просто слишком тяжелое для использования на Марсе, пишет Phys. Новая серия скафандров, которую раз ...>>

Случайная новость из Архива Выявлена причина снижения яркости светодиодов 08.05.2013 Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре в сотрудничестве с коллегами из Политехнической школе во Франции обнаружили причину резкого снижения яркости светодиодов при высоких токах. Этой причиной оказался эффект оже-рекомбинации, при котором лишняя энергия передаётся другому электронному возбуждению. Светодиоды обладают огромным потенциалом и могли бы решить многие энергетические и экономические проблемы. Замена обычных ламп на светодиодные в масштабах целой страны может сэкономить сотни мегаватт и сделать "лишними" десятки электростанций. К сожалению, светодиоды до сих пор слишком дороги для массового использования, и не в последнюю очередь потому, что при подаче мощного тока они не светятся ярче, а наоборот становятся тусклее. Из-за этого явления невозможно создать мощные светильники на основе одного сверхяркого светодиода. В итоге приходится использовать массивы светодиодов, которые закономерно стоят дороже и занимают больше места. Чтобы обнаружить причину затухания светодиодов, международная группа ученых провела сложнейший эксперимент с использованием вакуумной камеры и специального светодиода с поверхностью, способной считывать энергетический спектр электронов, испускаемых светодиодом. Полученные результаты однозначно показали, что причиной снижения яркости светодиодов при больших токах являются энергичные электроны, которые образовались в ходе оже-рекомбинации. В светодиодах на основе нитридных полупроводников этот процесс происходит, когда электроны теряют энергию при столкновениях с другими электронами, при этом выделяется не свет, а тепло. Теперь, когда ученые точно знают причину неработоспособности традиционных светодиодов при высоких токах, инженеры смогут создать светодиоды, лишенные этого недостатка. Можно ожидать, что в ближайшие годы появятся светодиоды, которые могут потреблять большой ток и превращать его в сверхяркий свет.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026