Ultrahurtige fotodetektorer ud af carbon nanorør

Envæggede carbon nanorør er lovende byggesten til fremtidige optoelektroniske enheder. Men konventionelle elektroniske målinger var ikke i stand til at løse den ultrahurtige optoelektroniske dynamik i nanorørene. Nu tyske forskere ledet af professor Alexander Holleitner, fysiker ved Technische Universitaet Muenchen, har fundet en måde at direkte måle dynamikken i foto-eksiterede elektroner i nanoskala fotodetektorer.

Carbon nanorør har et væld af usædvanlige egenskaber, som gør dem lovende kandidater til optoelektroniske komponenter. Imidlertid, hidtil har det vist sig ekstremt svært at analysere eller påvirke deres optiske og elektroniske egenskaber. Et team af forskere under ledelse af professor Alexander Holleitner, fysiker ved Technische Universitaet Muenchen og medlem af Cluster of Excellence Nanosystems Munich (NIM), er det nu lykkedes at udvikle en målemetode, der tillader en tidsbaseret opløsning af den såkaldte fotostrøm i fotodetektorer med picosekundpræcision.

"Et picosekund er et meget lille tidsinterval, "forklarer Alexander Holleitner." Hvis elektroner rejste med lysets hastighed, de ville nå det næsten hele vejen til månen på et sekund. I et picosekund ville de kun dække omkring en tredjedel af en millimeter. "Denne nye måleteknik er omkring hundrede gange hurtigere end nogen eksisterende metode. Det gjorde det muligt for forskerne under ledelse af professor Alexander Holleitner at måle elektronernes præcise hastighed. I kulstoffet nanorør elektronerne dækker kun en afstand på omkring 8 ti-tusindedele af en millimeter eller 800 nanometer på et picosekund.

I hjertet af de pågældende fotodetektorer er kulrør med en diameter på omkring et nanometer, der spænder over et lille mellemrum mellem to gulddetektorer. Fysikerne målte elektronernes hastighed ved hjælp af en særlig tidsopløst laserspektroskopi-proces-pumpesonde-teknikken. Det virker ved at spændende elektroner i carbon -nanorøret ved hjælp af en laserpuls og observere dynamikken i processen ved hjælp af en anden laser.

Den indsigt og de analytiske muligheder, der er muliggjort ved den præsenterede teknik, er relevante for en lang række applikationer. Disse omfatter, især, den videre udvikling af optoelektroniske komponenter såsom fotodetektorer i nanoskala, fotokontakter og solceller.