Nyt design til længerevarende nattesynskameraer

Med den fantastiske evne til at undersøge områder i fuldstændigt mørke, nattesynskameraer har revolutioneret sikkerhedsindustrien. Men materialerne og teknologien i de nuværende kameraer har en tendens til at nedbrydes under temperaturstress, forårsager, at nattesynenheder ofte går i stykker.

Northwestern Universitys Manijeh Razeghi og hendes team har udviklet en ny tilgang til forbedring af teknologierne i nattesynskameraer-hvilket muligvis gør disse alt for hyppige sammenbrud til en saga blot.

Razeghis team udviklede et gennembrudsdesign af indium arsenid/indium arsenid antimonid type II superlattices, en nøglekomponent til at lave højtydende, langbølgelængde infrarøde fotodetektorer til forskellige applikationer, herunder nattesynskameraer.

"Med en særlig supergitterbaseret elektronbarriere, den nydesignede fotodetektor begrænser den hindrende mørke strømtæthed, mens du hæver baggrundsbegrænset infrarød fotodetekteringstemperatur, "sagde Razeghi, Walter P. Murphy Professor i elektroteknik og datalogi i Northwestern's McCormick School of Engineering. "Dette gør det muligt for de infrarøde kameraer at udføre billeddannelse ved højere driftstemperaturer og reducerer behovet for kryogen kølekraft inde i kameraet."

Understøttet af Air Force Research Laboratory, Defense Advanced Research Projects Agency, og den amerikanske hær, forskningen blev offentliggjort tidligere på måneden i tidsskriftet APL materialer .

Razeghis nye fotodetektor kan registrere lyssignalerne fra bølgelængder op til 10 mikron, som er den samme bølgelængde, der udsendes af menneskekroppen. Nuværende state-of-the-art fotodetektorer er fremstillet med kviksølv-cadmium-tellurid, som forskere længe har ledt efter alternativer, fordi det nedbrydes under termisk belastning. Kviksølv udgør også velkendte sundheds- og miljømæssige farer. (Den internationale Minamata -konvention om kviksølv vil forbyde produktion og handel med produkter med kviksølv fra og med 2020.)

Razeghis gruppe i Northwestern's Center for Quantum Devices er den første erstatning af kviksølv med indiumarsenid/indiumarsenidantimonid type-II supergitter. Den nye udskiftning er ikke kun sikrere end kviksølv, det er også mere holdbart. Kviksølv-cadmium-tellurid har varmefølsomme ioniske bindinger, der nedbrydes under høje temperaturer.

Bestræbelser på at bruge indiumarsenid/indiumarsenidantimonid type-II supergitter førte til fotodetektorer med kortere levetid og ringere optisk ydeevne. Men Razeghi og hendes team overvandt denne langvarige videnskabelige udfordring ved at udvikle et "savtand-supergitterdesign, "med fungerede som en elektronbarriere for at sikre materialet og forhindre nedbrydning.