Infrapunasensoreista aiempaa herkempiä

10.01.2025

Aalto-infrapunasensoreista-aiempaa-herkempia-300-t.jpgInfrapunavalon havaitseminen on olennaista monessa erilaisessa sovelluksessa, aina kaukosäätimistä ja automaattitarkennusjärjestelmistä itseohjautuviin autoihin ja virtuaalilaseihin. Niinpä infrapunailmaisimien, kuten fotodiodien, herkkyyden parantaminen toisi merkittäviä hyötyjä moneen eri teknologiaan.

Aalto-yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uudenlaisen infrapunafotodiodin, joka on mm. 35 prosenttia herkempi muihin germaniumkomponentteihin verrattuna tärkeimmällä tietoliikenneaallonpituudella (1.55 µm).

”Meillä meni lopulta kahdeksan vuotta ideasta toimivuuden todistamiseen käytännössä”, kommentoi professori Hele Savin tuoretta tutkimustulosta.

Tutkijoiden kehittämän teknologian perusideana on valmistaa fotodiodit perinteisen indiumgalliumarsenidi- eli InGaAs-puolijohteen sijaan germaniumista. Germaniumiset fotodiodit ovat paitsi edullisempia, myös täysin yhteensopivia nykyelektroniikassa käytettyjen puolijohteiden valmistusprosessin kanssa. Tähän asti niiden suorituskykyä infrapunavalon havaitsemisessa on kuitenkin pidetty heikkona.

Savin tutkimusryhmineen onnistui kuitenkin nyt valmistamaan germaniumista fotodiodeja, jotka pystyvät hyödyntämään lähes kaiken niiden pinnalle osuvan infrapunavalon.

”Huippusuorituskyky saavutettiin yhdistämällä useita uusia lähestymistapoja: optiset häviöt poistettiin käyttämällä pintananorakenteita, sähköiset häviöt taas minimoitiin kahdella eri tavalla”, selittää väitöskirjatutkija Hanchen Liu, joka valmisti ennätysherkän ilmaisimen.

Ryhmän kokeet osoittivat, että heidän fotodiodinsa ei ainoastaan ylittänyt nykyisten germaniumfotodiodien suorituskyvyn, vaan myös kaupallisten InGaAs-fotodiodien herkkyyden.

Uusi teknologia havaitsee infrapunafotonit erittäin tehokkaasti ja toimii hyvin laajalla aallonpituusalueella. Lisäksi uudet fotodiodit voidaan valmistaa helposti nykyisillä tuotantolaitteilla, ja tutkijat uskovatkin niiden olevan suoraan integroitavissa moniin eri laitteisiin.

“Ajoitus ei voisi olla parempi. Nykypäivänä niin monet alat hyödyntävät infrapunasäteilyä, että kyseinen teknologia on jo osa jokapäiväistä elämäämme”, Savin sanoo.

p>Tutkijat uskovat myös uuden teknologian olevan suoraan integroitavissa esimerkiksi itseohjautuviin autoihin.

Savin tiimeineen odottaakin nyt innolla, miten heidän teknologiansa vaikuttaa olemassa oleviin sovelluksiin – ja toisaalta mitä uusia käyttötarkoituksia tämä parantunut herkkyys vielä mahdollistaa.

Aiheesta aiemmin:

Infrapunan kuvaustekniikkaa arkikäyttöön

Lämpimät kohteet peittoon infrapuna-antureilta

Ultraherkkä infrapunailmaisin

23.01.2025Valolla magnetoitu antiferromagneetti
22.01.2025Timanttipuolijohteista löydettiin uusia ominaisuuksia
21.01.2025Kohti RF-ketjusta vapaata langattomuutta
21.01.2025Monitoiminen avaruussignaloinnin MMIC-siru
20.01.2025Metastabiilia tilaa metsästäen
20.01.2025Moire-kuviot tarjoavat nyt topologiaa
17.01.2025Kvantti-insinöörit luovat "Schrödingerin kissan" piisirulle
17.01.2025Grafeeninauhat ja kiraalisuus kehittämään kvanttiteknologiaa
16.01.2025Uudet hiukkaslöydöt voisivat viedä kvanttimekaniikkaa askeleen pidemmälle
16.01.2025Uusi kvanttitunnistintekniikka paljastaa subatomisia signaaleja

Siirry arkistoon »