फोटोडिटेक्टरची क्वांटम कार्यक्षमता सैद्धांतिक मर्यादा तोडते

भौतिकशास्त्रज्ञांच्या संस्थेच्या नेटवर्कनुसार अलीकडेच अहवाल दिला आहे की फिन्निश संशोधकांनी 130% च्या बाह्य क्वांटम कार्यक्षमतेसह ब्लॅक सिलिकॉन फोटोडेटेक्टर विकसित केले आहे, जे प्रथमच फोटोव्होल्टेइक उपकरणांची कार्यक्षमता 100% च्या सैद्धांतिक मर्यादेपेक्षा जास्त आहे, जे मोठ्या प्रमाणावर अपेक्षित आहे. फोटोइलेक्ट्रिक डिटेक्शन उपकरणांची कार्यक्षमता सुधारते आणि ही उपकरणे कार, मोबाइल फोन, स्मार्ट घड्याळे आणि वैद्यकीय उपकरणांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरली जातात.

फोटोडिटेक्टर हा एक सेन्सर आहे जो प्रकाश किंवा इतर इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक उर्जा मोजू शकतो, फोटॉनला विद्युत प्रवाहात रूपांतरित करू शकतो आणि शोषलेले फोटॉन इलेक्ट्रॉन-होल जोड्या बनवू शकतात. फोटोडिटेक्टरमध्ये फोटोडायोड आणि फोटोट्रान्सिस्टर इ.चा समावेश होतो. क्वांटम कार्यक्षमता ही इलेक्ट्रॉन-होल जोडीमध्ये फोटोडिटेक्टर सारख्या उपकरणाद्वारे प्राप्त झालेल्या फोटॉनची टक्केवारी परिभाषित करण्यासाठी वापरली जाते, म्हणजेच क्वांटम कार्यक्षमता फोटोजनित इलेक्ट्रॉनच्या संख्येइतकी असते घटना फोटॉनची संख्या.

जेव्हा एखादी घटना फोटॉन बाह्य सर्किटमध्ये इलेक्ट्रॉन तयार करते, तेव्हा उपकरणाची बाह्य क्वांटम कार्यक्षमता 100% असते (पूर्वी ही सैद्धांतिक मर्यादा मानली जात होती). ताज्या अभ्यासात, ब्लॅक सिलिकॉन फोटोडिटेक्टरची कार्यक्षमता 130 टक्क्यांपर्यंत होती, याचा अर्थ असा की एका घटनेतील फोटॉन सुमारे 1.3 इलेक्ट्रॉन तयार करतो.

आल्टो युनिव्हर्सिटीच्या संशोधकांच्या मते, या मोठ्या यशामागील गुप्त शस्त्र म्हणजे चार्ज-कॅरिअर गुणाकार प्रक्रिया आहे जी ब्लॅक सिलिकॉन फोटोडेटेक्टरच्या अद्वितीय नॅनोस्ट्रक्चरमध्ये होते, जी उच्च-ऊर्जा फोटॉनद्वारे चालविली जाते. पूर्वी, शास्त्रज्ञ वास्तविक उपकरणांमध्ये घटना पाहण्यास सक्षम नव्हते कारण इलेक्ट्रिकल आणि ऑप्टिकल नुकसानांच्या उपस्थितीमुळे संकलित इलेक्ट्रॉनची संख्या कमी झाली. "आमच्या नॅनोस्ट्रक्चर्ड उपकरणांमध्ये कोणतेही पुनर्संयोजन नाही आणि कोणतेही प्रतिबिंब नुकसान नाही, म्हणून आम्ही सर्व गुणाकार चार्ज वाहक गोळा करू शकतो," अभ्यास लीडर प्रोफेसर हेरा सेव्हर्न यांनी स्पष्ट केले.

ही कार्यक्षमता युरोपमधील सर्वात अचूक आणि विश्वासार्ह मापन सेवा जर्मन नॅशनल मेट्रोलॉजी सोसायटी (PTB) च्या भौतिक तंत्रज्ञान संस्थेद्वारे सत्यापित केली गेली आहे.

संशोधकांनी लक्षात घेतले की या रेकॉर्ड कार्यक्षमतेचा अर्थ असा आहे की शास्त्रज्ञ फोटोइलेक्ट्रिक डिटेक्शन उपकरणांच्या कार्यक्षमतेत मोठ्या प्रमाणात सुधारणा करू शकतात.

"आमच्या डिटेक्टरने विशेषत: बायोटेक्नॉलॉजी आणि औद्योगिक प्रक्रिया निरीक्षणाच्या क्षेत्रात खूप रस निर्माण केला आहे," डॉ. मिक्को जंटुना म्हणाले, एल्फिसइंकचे सीईओ, Aalto विद्यापीठाच्या मालकीची कंपनी. व्यावसायिक वापरासाठी त्यांनी असे डिटेक्टर तयार करण्यास सुरुवात केल्याचे वृत्त आहे.