Российские ученые представили инновационный инфракрасный детектор с высокой чувствительностью

Исследователи из Сколковского института науки и технологий (Сколтех) разработали уникальный инфракрасный детектор, который функционирует при комнатной температуре и демонстрирует чувствительность, в десятки тысяч раз превышающую показатели аналогичных устройств на основе графена. Эта находка решает проблему, которую разработчики тепловизоров пытались преодолеть на протяжении нескольких десятилетий, сообщает пресс-служба университета.

Инфракрасные детекторы являются основой для работы бесконтактных термометров, тепловизоров, газовых сенсоров и систем ночного видения. В то время как существующие фотонные детекторы требуют охлаждения до криогенных температур, что делает их громоздкими и дорогостоящими, тепловые детекторы, работающие при комнатной температуре, страдают от чрезмерного уровня шумов.

Команда под руководством профессора РАН Альберта Насибулина и доцента Юрия Гладуша, в которую входит аспирантка Светлана Серебренникова, предложила заменить слой графена в тепловом детекторе на сетку однослойных углеродных нанотрубок. Принцип работы нового устройства основан на пироэлектрическом фототранзисторе: подложка, изготовленная из ниобата лития, поглощает инфракрасное излучение и, разогреваясь, генерирует электрическое поле, что приводит к изменению сопротивления нанотрубок.

Одним из основных преимуществ нанотрубок по сравнению с графеном является наличие запрещенной зоны. Графен, обладая практически идеальной проводимостью, не поддается значительным изменениям под действием внешнего электрического поля. Напротив, полупроводниковые нанотрубки имеют запрещенную зону, что позволяет слабому электрическому полю от ниобата лития изменять их сопротивление на четыре-пять порядков. Благодаря этому, чувствительность нового детектора оказывается в 10–100 тысяч раз выше, чем у его графеновых аналогов.

Кроме того, данный детектор охватывает широкий спектральный диапазон — от видимого света до дальнего инфракрасного и терагерцового излучения, не требуя использования криогенных технологий. По словам профессора Насибулина, это открывает новые горизонты для создания компактных тепловизоров, более точных портативных медицинских термометров и доступных дронов, предназначенных для обнаружения утечек газа.