С применением атомно-силового микроскопа NTEGRA ACADEMIA (производство Группы компаний НТ-МДТ, Россия), научный коллектив из РТУ МИРЭА проводит исследование поверхностей и разработку фотодетекторов, которые могут стать основой для нового поколения умных часов, фитнес-трекеров и других носимых гаджетов.
Автор фото: Аксана Колесник, пресс-служба РТУ МИРЭА
Исследователи из РТУ МИРЭА разработали фотодетекторы, которые способны не только улавливать свет с высокой точностью, но и различать его поляризацию. Эти устройства, созданные на основе двумерных материалов, могут стать основой для нового поколения умных часов, фитнес-трекеров и других носимых гаджетов. Они потенциально могут быть использованы для отслеживания ключевых биометрических показателей, например пульса или уровня кислорода в крови, благодаря своей высокой чувствительности к свету.
В основе разработки лежат тонкие пленки из дисульфида молибдена (MoS₂), структура которых содержит большое количество дефектов. Эти дефекты, вопреки обычным представлениям, играют ключевую роль: они значительно повышают чувствительность сенсоров к свету, однако существенно замедляют их быстродействие. Другим серьезным ограничением таких сенсоров является крайне низкое поглощение света пленками моноатомной толщины. Чтобы решить именно эту проблему, ученые использовали асимметричные плазмонные решетки — специальные структуры, которые в ходе проведенных экспериментов позволили усилить поглощение света более чем в 50 раз и дали возможность устройствам различать его поляризацию, сохранив при этом гибкость и минимальную толщину. Однако использование плазмонных структур приводит к дополнительному увеличению числа дефектов и, следовательно, к дальнейшему ухудшению быстродействия устройств.
«Наши фотодетекторы демонстрируют впечатляющие характеристики: фотоотклик около 60 мА/Вт и чувствительность к поляризации света до 80%, — поясняет Сергей Лавров, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник кафедры наноэлектроники ИПТИП РТУ МИРЭА. — Представьте, что сенсор — это тонкая сеть, предназначенная для улавливания света. Дефекты в пленках дисульфида молибдена выступают дополнительными узлами, которые захватывают больше фотонов и повышают чувствительность. А асимметричные плазмонные решетки работают как направляющие, которые собирают и фокусируют свет определенной поляризации в нужные области сенсора. Таким образом, устройство может «настроить» сеть на свет с конкретным направлением волн и различать его поляризацию».
Сегодня на рынке практически отсутствуют гибкие фотодетекторы, которые сочетают высокую чувствительность и способность различать поляризацию света. Разработка ученых РТУ МИРЭА не только заполняет этот пробел, но и открывает новые возможности для создания легких, прочных и функциональных носимых устройств. Такие сенсоры могут быть использованы в системах оптической связи, устройствах поляризационного изображения, оптических радарах и нанофотонике.
Результаты исследования опубликованы в журнале Optical Materials.
Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)
РТУ МИРЭА — признанный в России и в мире современный образовательный и научно-исследовательский центр, сочетающий в своей работе классические университетские традиции и современные образовательные технологии. Начиная с момента своего образования, вуз всегда шел в ногу со временем и постоянно расширял спектр образовательных программ в соответствии с потребностями страны в инженерных кадрах, одновременно повышая качество подготовки специалистов и добиваясь признания как в России, так и за ее пределами. РТУ МИРЭА сегодня является одним из лидеров в области подготовки высококвалифицированных специалистов для быстро развивающихся наукоемких отраслей науки и техники: телекоммуникаций, информационных и компьютерных технологий, автоматики, кибернетики, радиотехники и электроники, химии и биотехнологий.
