Российская технология усилила оптический сигнал в 100 тысяч раз
Разработка ученых из ДВФУ позволяет печатать метаповерхности фемтосекундным лазером, создавая наноструктуры-ловушки для света. Прототип фотодетектора показал рекордную чувствительность среди устройств на квантовых точках.
Юлия УгловаАвтор Hi-Tech Mail
Ученые из Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) совместно с коллегами из ИТМО и Гонконга разработали новую технологию лазерной печати метаповерхностей. Этот метод позволяет сделать инфракрасные сенсоры и оптические чипы более компактными и чувствительными, заменив дорогую литографию дешевой лазерной гравировкой золотой пленки, говорится на сайте Десятилетия науки и технологий в России.
Суть инновации заключается в использовании фемтосекундного лазера, который не сжигает материал, а аккуратно деформирует его. Ультракороткие импульсы света создают на поверхности золота массив микроскопических бугорков — упорядоченных наноструктур. При правильном расположении эти «бугорки» работают как ловушка для света благодаря физическому эффекту «связанных состояний в континууме». Попадая внутрь такой структуры, свет многократно отражается внутри нее, концентрируясь в одной точке и усиливаясь в сотни тысяч раз.
В ходе эксперимента новая золотая метаповерхность усилила нелинейный сигнал примерно в 100 тысяч раз по сравнению с гладкой пленкой. Кроме того, варьируя размер структур, исследователи могут настраивать устройство на разные длины волн от 1,3 до 8 микрометров, что охватывает широкий инфракрасный диапазон.
Эффективность подхода была доказана при создании прототипа фотодетектора. Ученые напечатали золотую метаповерхность прямо на электродах полевого транзистора, используя квантовые точки теллурида ртути в качестве активного слоя. Получившийся гибридный прибор показал значительно более высокий фототок. При охлаждении до минус 73 °C чувствительность устройства достигла рекордного показателя — 8,7 × 10¹¹ Джонс, что является лучшим результатом среди подобных устройств на квантовых точках.
По словам кандидата физико-математических наук Александра Кучмижака, создание метода печати таких структур является важным шагом к внедрению этой технологии в оптоэлектронику и ИК-сенсорику. Разработка открывает путь к созданию компактных медицинских диагностических приборов, систем безопасности и высокочувствительных детекторов излучения, которые можно будет печатать непосредственно на элементах существующей электроники.
Ранее ученые создали металлическую структуру, которая поднимается под лазерным лучом без моторов и проводов. Hi-Tech Mail рассказал, как это работает и почему разработка важна для тактильных интерфейсов.
российские ученыеПоделиться
