Dnešná elektronika napreduje neskutočne rýchlo a zmenšovanie materiálov sa tak stáva čoraz väčšou nevyhnutnosťou. Vedcom sa teraz podarilo vyvinúť materiál, ktorý sa môže stať základom pre budúcu elektroniku.

Budúcnosť pre všetky optoelektronické zariadenia

zdroj fotografie: Stephanie Precourt

Ukážka fotodetektora

Stoja za ním profesori elektrotechniky Zhenqiang (Jack) Ma and Zongfu Yu, ktorí svoj objav opísali pre časopis Science Advances. Nazývajú ho jedno-kryštálový germániový nano-membránový fotodetektor na nano-dutinovom substráte. Vhodný je najmä pre použitie v optoelektronických zariadeniach, teda v takých zariadeniach, ktoré zbierajú a premieňajú svetlo na elektrickú energiu. Materiál je teda spasením pre solárne panely, fotografie v zlých svetelných podmienkach či dokonca rýchlejšie prenášanie dát. Dnes sa bežne používa amorfný tenkovrstvový materiál, v ktorého stenšovaní ale stoja dve veľké prekážky. Jednak sa tým znižuje jeho kvalita a jednak sa stáva príliš tenkým (až transparentným) a stráca schopnosť zachytiť alebo absorbovať svetlo.

Nenechaj si ujsť
Prechádzka po Medzinárodnej vesmírnej stanici z pohodlia domova? Pre Street View žiadny problém

Prekážkam je koniec

zdroj fotografie: Zhenyang Xia

Zloženie fotodetektora

Inžinierom sa ale vďaka novej metóde podarilo vyššie spomínané prekážky prekonať. Ich nápad spočíval v použití veľmi tenkého materiálu na rovnakú funkciu zariadení, akú plní veľmi hrubý materiál. Zariadenie teda pozostáva z nano-dutín umiestnených medzi vrchnú vrstvu jedno-kryštálového germánia a reflexnú vrstvu striebra. „Vďaka nano-dutinám sú fotóny „recyklované“, takže absorpcia svetla je podstatne zvýšená — a to aj vo veľmi tenkých vrstvách materiálu.“, povedal inžinier. Avšak, ako sa vlastne profesori dostali k nano-dutinám? Tie sú vyrobené z usporiadaných sérií malých, navzájom prepojených molekúl, ktoré v podstate odrážajú alebo cirkulujú svetlo. Predvedené boli taktiež nano-dutinové štruktúry zvyšujúce množstvo svetla, ktoré dokážu absorbovať polovodivé materiály ako napríklad germánium.

Metóda aplikovateľná aj na iných polovodičoch

zdroj fotografie: Stephanie Precourt

Výsledkom práce Jacka Ma a Zongfua Yu je veľmi tenký a nesmierne efektívny fotodetektor s vynikajúcou schopnosťou absorpcie svetla. „Je to technológia umožňujúca skúmanie širokého spektra optoelektroniky, ktorá môže mať ešte menšie rozmery.“, tvrdí Yu. Aj keď výskumníci svoju metódu predviedli iba na germániovom polovodiči, v skutočnosti ju môžu aplikovať aj na iných polovodičoch. Je tiež dôležité poznamenať, že ladením nano-dutín môžeme ovládať vlnovú dĺžku, ktorú vlastne absorbujeme. „To nám otvára možnosti k vývoju ďalších odlišných optoelektronických zariadení.“, uviedol Gan. Skupina výskumníkov už začala pracovať aj na patentovaní svojho vynálezu. Ak by sa táto technológia ubrala správnym smerom, v budúcnosti môžeme očakávať nielen kvalitnejšie nočné fotky so smartfónmi, ale celkový pokrok vo všetkých optoelektronických zariadeniach.