Лазерная печать создала сверхчувствительные инфракрасные сенсоры
AI Изображение создано с помощью ИИ и носит иллюстративный характер
Международная группа учёных, включая исследователей из России и Гонконга, разработала технологию, которая позволяет создавать инфракрасные сенсоры с рекордной чувствительностью. В основе метода — лазерная печать метаповерхностей, микроскопических структур, способных управлять светом.
Метаповерхность представляет собой ультратонкий слой из упорядоченных наноструктур, которые в тысячи раз тоньше человеческого волоса. Такая структура может фокусировать, преломлять или усиливать свет, заменяя обычные линзы. Ранее для создания подобных структур требовалась сложная и дорогая литография.
Новый метод использует фемтосекундный лазер, который сверхкороткими импульсами деформирует тонкую золотую плёнку, создавая на ней массив микроскопических бугорков. При правильном расположении эти бугорки образуют метаповерхность, улавливающую и усиливающую инфракрасное излучение. Эффективность достигается за счёт эффекта «связанных состояний в континууме», когда свет многократно отражается внутри структуры, концентрируясь в одной точке.
В эксперименте золотая метаповерхность усилила нелинейный сигнал примерно в 100 тысяч раз по сравнению с гладкой плёнкой. Учёные могут настраивать устройство на разные длины волн в диапазоне от 1,3 до 8 микрометров. Чтобы продемонстрировать технологию, исследователи напечатали метаповерхность на электродах полевого транзистора, используя в качестве активного слоя квантовые точки теллурида ртути. Полученный гибридный фотодетектор показал значительно более высокий фототок, а при охлаждении до минус 73 градусов достиг рекордной чувствительности среди подобных устройств на квантовых точках.
Разработка, по мнению авторов, открывает путь к созданию компактных и чувствительных инфракрасных сенсоров, оптических чипов и детекторов излучения, которые могут найти применение в медицине, системах безопасности, промышленности и научных исследованиях. Технология позволяет создавать фотодетекторы прямо на существующих элементах электроники, упрощая их интеграцию. Результаты опубликованы в журнале Light: Science & Applications.
