Графеновый фотосенсор в 1000 (на три порядка!) раз чувствительнее, чем CMOS или CCD!

Источник.



Группа учёных под руководством доцента Ван Цицзе (Wang Qijie) из Наньянского технологического университета (Сингапур) заявила о разработке фотодетектора на основе графена. Он по всем параметрам превосходит нынешние КМОП- и ПЗС-сенсоры, примерно в 1000 раз более чувствителен к свету, чем созданные ранее экспериментальные графеновые фотодетекторы, потребляет в 10 раз меньше энергии и в 5 раз дешевле, чем современные КМОП-матрицы.

Графен — углеродная плёнка толщиной в один атом. Один квадратный метр материала весит всего 0,77 миллиграмма. Материал отличается тем, что имеет запрещённую зону энергии равную нулю, благодаря этому способен поглощать фотоны любой энергии. Более того, графен при поглощении одиночного фотона преобразует его сразу в несколько электронов. Эти качества материала и позволяет сделать на его основе фотодетектор высокой чувствительности.

Сенсор с использованием графенового слоя «в 1000 раз чувствительнее к свету, чем дешёвые сенсоры из современных компактных камер», сообщается в пресс-релизе на сайте университета. Более того, графеновый сенсор потребляет на порядок меньше энергии, поскольку требует меньшего электрического напряжения.

В конце концов, сенсоры нового типа будут примерно в пять раз дешевле современных КМОП-матриц. Для их производства не придётся кардинально менять техпроцесс, потому что они изначально создавались для изготовления на нынешних конвейерах по штамповке КМОП-матриц. Потребуется только небольшая модернизация техпроцесса в связи с заменой основного материала в светочувствительном слое.



Процесс изготовления устройства: (a) одиночный слой графена механически наслаивается на 285-нанометровую подложку SiO2/Si; (b) из графенового фотодетектора делают полевой транзистор: добавляют исток и сток из Ti/Au (20 нм/80 нм), сделанных методом фотолитографии, на обратной стороне подложки изготавливают затвор; (с) на поверхность графена наносится нанометровый «жертвенный» слой титана методом электронно-лучевого испарения; (d) «жертвенный» слой титана удаляется с помощью влажного травления, после чего на подложке из кремния может быть сформирована решётка с квантовыми точками различного размера, в зависимости от толщины слоя титана.

Графеновая нанорешётка регистрирует фотоны для всего спектра видимого света, а также для инфракрасного излучения ближнего и среднего диапазонов. Таким образом, новые сенсоры пригодны не только для обычных цифровых камер, но также для видеокамер наружного наблюдения, инфракрасных камер, дорожных камер, спутниковой фотосъёмки и т.д.

Увеличение светочувствительности в тысячу раз позволит полностью отказаться от использования фотовспышек. Даже лунного света должно быть достаточно для получения качественного насыщенного изображения. Возможно, сенсор сможет регистрировать свечение тел, излучение которых раньше вообще не регистрировалось приборами.

Научная работа "Broadband high photoresponse from pure monolayer graphene photodetector" опубликована в журнале Nature Communications.

P. S. Если интересна сама научная работа, то выкладываю саму PDF-ку, ибо по последней ссылке они там деньжат просят. Ловим.

З. Ы. Читайте лучше комменты к статье на хабре и саму научную работу. Источник сего публицистического поста недостоверен. :Р

Ресёрвед.

Внимательнее, пожалуйста)
"Он по всем параметрам превосходит нынешние КМОП- и ПЗС-сенсоры, примерно в 1000 раз более чувствителен к свету, чем созданные ранее экспериментальные графеновые фотодетекторы"

Цитата:

от:dbanet
..примерно в 1000 раз более чувствителен к свету, чем созданные ранее экспериментальные графеновые фотодетекторы, потребляет в 10 раз меньше энергии и в 5 раз дешевле, чем современные КМОП-матрицы.

..

Подробнее

Для мабилок в самый раз, а вот для нормального фотега - как днем фотать на открытой, где взять затвор в 1000 раз более скоростной?

Сначала на мАбилках и обкатают когда нибудь. :)

[quot]графен при поглощении одиночного фотона преобразует его сразу в несколько электронов[/quot]
А это как?

Ну я ж сказал, Источник недостоверный :)
Как Ализар написал, так я и скопипейстил. Оно ж красивше выглядит :)

Прежде всего тут суть в шум\сигнале. В коммерческом применении, где-то лет через десять, проблем с установкой исо 400 не будет :)
Тогда же такие мыльницы и заруливать начнут на самых мелких форматах сенсора, а что на СФ можно будет снять...
... интересно, а что, действительно, из ныне недоступного любой фотокамере, можно будет сфотографировать на подобные сенсоры, что "в тыщу раз чувствительнее кмоп"?

Даже если это и правда, то мы этого не увидим, по крайней мере скоро. Будут использовать для нужд секретных ведомств, но главная причина не это, а то, что эти инновации не выгодны производителям, когда можно впаривать сомнительные "технологические новинки" за тысячи долларов.

не может быть никаких "в 1000 раз чувствительнее". Свет имеет квантовую природу. Можно оценить, что при iso100, при засветке элемента ФФ камеры на сенсор попадает около миллиона фотонов. Это до цветовых фильтров, они сокращают этот поток в разы. Чтобы обеспечить приемлимый уровень сигнал/шум, нужно довольно много фотонов, в силу вероятностных законов. Короче, можно выкладки привески, но их много кто проводил в интернетах, сам я тоже проверял. В общем, не знаю, раз в 10, наверное, можно чувствительность увеличить, но это уже предел.

Регистрировать единичные фотоны для фото не нужно. Это другие задачи.

Цитата:

от: moonwalker
[quot]графен при поглощении одиночного фотона преобразует его сразу в несколько электронов[/quot]
А это как?

А это вчера Государственная Дума отменила в третьем чтении закон сохранения энергии :cannabis: :ohmy:

Не внимательно читали!!!!

[quot]примерно в 1000 раз более чувствителен к свету, чем созданные ранее экспериментальные графеновые фотодетекторы[/quot]