Эффективность фотодетектора ультрафиолета превысила 130 процентов
Физики смоделировали и изготовили детектор ультрафиолетового излучения с внешней квантовой эффективностью выше 130 процентов. В качестве активного материала они использовали наноструктуру из «черного кремния», которая позволила снизить отражательную способность поверхности. Статья опубликована в Physical Review Letters, препринт доступен на arXiv.org.
Квантовая эффективность показывает насколько хорошо фотодетектор преобразовывает фотоны падающего излучения в электроны. Теоретический предел Шокли-Квайссера говорит, что один пришедший на сенсор фотон может выбить не более одного электрона. Тем не менее, при облучении материала фотонами с большой энергией возможно образование «горячих» зарядов, которые в свою очередь могут ударяться об атомы этого материала, ионизировать их и приводить к дальнейшему рождению зарядов. В результате, один высокоэнергетичный фотон способен породить более одного электрона. В результате значение квантовой эффективности может превышать сто процентов.
Важно различать внешнюю и внутреннюю квантовые эффективности. Внешняя показывает отношение выбитых электронов ко всем фотонам, которые прилетели на фотодетектор. Однако часть фотонов отражается от поверхности и не попадает в структуру. Отношение числа выбитых электронов к поглощенным фотонам называется внутренней квантовой эффективностью, значение которой всегда выше величины внешней.