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:

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Устройство идеальной очистки воздуха 28.11.2025

Качество воздуха в закрытых помещениях давно стало важнейшим фактором здоровья, особенно в городах, где люди проводят подавляющую часть времени внутри зданий. В последние годы исследователи уделяют все больше внимания именно тем технологиям, которые способны задерживать или разрушать вредоносные частицы до того, как они попадут в дыхательные пути человека. Одним из таких новаторских направлений стала разработка инженеров Университета Британской Колумбии в Оканагане, которые предложили принципиально иной подход к очистке воздуха в присутствии людей. По словам профессора Школы инженерии доктора Санни Ли, традиционные персонализированные вентиляционные системы действительно могут улучшать качество воздуха вокруг пользователя, однако их принцип работы имеет ряд ограничений. Человек вынужден находиться в строго определенной зоне, а одновременное использование одной системы несколькими людьми снижает эффективность. Кроме того, непрерывный поток сухого очищенного воздуха способен вызывать ...>>

Ощущение текстуры через экран гаджета 27.11.2025

Гаджеты научились передавать изображение и звук с впечатляющей реалистичностью, но тактильные ощущения по-прежнему остаются недоступными для полноценной цифровой симуляции. Именно поэтому инженеры и исследователи во всем мире стремятся создать технологии, которые позволят "почувствовать" виртуальный объект так же естественно, как и настоящий. Новая разработка специалистов Северо-Западного университета США стала одним из самых заметных шагов в этом направлении. Возглавлявшая исследование аспирантка Сильвия Тан (Sylvia Tan) подчеркивает, что прикосновение остается последним фундаментальным чувственным каналом, для которого пока нет зрелого цифрового аналога. По ее словам, если визуальные и звуковые интерфейсы давно обеспечивают высокую степень реалистичности, то осязание лишь начинает приближаться к этому уровню. В недавней публикации в журнале Science Advances Тан отмечает, что новая технология способна изменить само представление о взаимодействии человека с устройствами. Разработ ...>>

AirPods Pro с инфракрасными камерами 27.11.2025

Apple традиционно играет роль новатора, поэтому ожидания от следующего поколения AirPods Pro особенно высоки. Новая модель, над которой компания уже активно работает, должна не просто улучшить звук, но и расширить способы взаимодействия человека с цифровой средой. Одним из наиболее заметных нововведений станет появление чипа Apple H3. Сегодняшние AirPods Pro используют поколение H2, обеспечивающее высокую скорость обработки звука, однако переход к H3 обещает еще более точное шумоподавление и сокращение задержки при беспроводной передаче аудио. По данным источников, новая архитектура улучшит энергоэффективность, а также позволит чипу глубже интегрироваться с устройствами экосистемы Apple. Особенно это касается гарнитуры Vision Pro, которая получит более синхронную работу с будущими наушниками. Не менее интригующей выглядит вторая инновация - миниатюрные инфракрасные камеры, встроенные непосредственно в корпус AirPods. Специалисты предполагают, что эти сенсоры смогут фиксировать дв ...>>

ИИ нужно воспринимать как пользователя 26.11.2025

Искусственный интеллект постепенно перестает быть скрытым компонентом программных решений и выходит на передний план. Сегодня алгоритмы не просто помогают обрабатывать данные, но и активно участвуют в рабочих процессах, принимают решения, взаимодействуют с корпоративными сервисами и получают доступ к критически важной инфраструктуре. Такое расширение их возможностей заставляет специалистов по безопасности переосмыслить, что именно означает присутствие ИИ в цифровой среде. Президент по продуктам и технологиям Okta Рик Смит подчеркивает, что воспринимать ИИ исключительно как технологическую надстройку уже невозможно. По его словам, компании обязаны учитывать, что искусственные агенты становятся участниками процессов наравне с живыми сотрудниками, а значит, требуют аналогичных мер защиты. Он формулирует это предельно прямо: "Мы должны защищать клиентов не только от людей, но и от ИИ-агентов - относиться к ним как к пользователям". Однако многие организации продолжают рассматривать И ...>>

Случайная новость из Архива MAX30102 - датчик пульса и содержания кислорода в крови 18.05.2017 Новый датчик MAX30102 позволяет снимать фотоплетизмограмму, т.е. измерять содержание кислорода в крови. Новый датчик представляет собой измерительную часть медицинского прибора-пульсокисметра. MAX30102 предназначен для создания миниатюрных носимых медицинских устройств для телемедицины. Датчик включает в себя два источника излучения (инфракрасный и красный светодиоды), фоточувствительный элемент, драйверы светодиодов, АЦП и схему формирования выходного цифрового сигнала по шине I2C. МАХ30102 отличается улучшенной схемой обработки первичных сигналов датчиков, она имеет низкий уровень собственного шума и менее чувствителен к внешней засветке. MAX30102 работает от единого источника питания 1,8 В, но для питания излучающих диодов необходимо дополнительное напряжение 3...5 В. Потребление в режиме измерения составляет 600 мкА, а в режиме сна лишь 0,7 мкА. Для оценки работы датчика и быстрого создания прототипа изделия можно воспользоваться отладочной платой MAX30102ACCEVKIT#. Особенности MAX30102: Два светодиода с разной длинной волн Миниатюрный SMD-модуль 5,6 х 3,3 х 1,5 мм (14 выводов) Встроенная оптическая система, обеспечивающая надежный процесс измерения Низкое потребление тока, оптимален для носимых (нательных) приборов Возможность быстрого вывода данных благодаря высокой частоте дискретизации Устойчив к вибрациям при снятии показаний Отличное соотношение сигнал/шум; Широкий температурный диапазон -40...85°C.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025