Nanorør fotodetektor bygget

Forskere ved Rice University og Sandia National Laboratories har lavet en nanorør-baseret fotodetektor, der samler lys i og uden for synlige bølgelængder. Det lover at muliggøre et unikt sæt optoelektroniske enheder, solceller og måske endda specialiserede kameraer.

Et traditionelt kamera er en lysdetektor, der fanger en rekord, i kemikalier, af hvad den ser. Moderne digitale kameraer erstattede film med halvlederbaserede detektorer.

Men risdetektoren, omdrejningspunktet for et papir, der i dag udkom i online-tidsskriftet Nature Videnskabelige rapporter , er baseret på ekstra lange kulstof nanorør. Ved 300 mikrometer, nanorørene er stadig kun omkring 100. af en tomme lange, men hvert rør er tusindvis af gange længere, end det er bredt.

Det starter bredbåndsdetektoren til, hvad Rice-fysiker Junichiro Kono betragter som en makroskopisk enhed, let fastgøres til elektroder til test. Nanorørene dyrkes som et meget tyndt "tæppe" af riskemikeren Robert Hauges laboratorium og presses vandret for at gøre dem til et tyndt ark af hundredtusindvis af velafstemte rør.

De er alle lige lange, Kono sagde, men nanorørene har forskellige bredder og er en blanding af ledere og halvledere, som hver især er følsomme over for forskellige bølgelængder af lys. "Tidligere enheder var enten et enkelt nanorør, som kun er følsomme over for begrænsede bølgelængder, " sagde han. "Eller de var tilfældige netværk af nanorør, der virkede, men det var meget svært at forstå hvorfor."

"Vores enhed kombinerer de to teknikker, " sagde Sébastien Nanot, en tidligere postdoc-forsker i Konos gruppe og førsteforfatter af papiret. "Det er enkelt i den forstand, at hvert nanorør er forbundet til begge elektroder, ligesom i enkelt-nanorør-eksperimenterne. Men vi har mange nanorør, hvilket giver os kvaliteten af ​​en makroskopisk enhed."

Med så mange nanorør af så mange typer, arrayet kan detektere lys fra det infrarøde (IR) til det ultraviolette, og alle de synlige bølgelængder derimellem. At den kan absorbere lys over hele spektret burde gøre detektoren af ​​stor interesse for solenergi, og dens IR-kapacitet kan gøre den velegnet til militære billedbehandlingsapplikationer, sagde Kono. "I det synlige område, der er allerede mange gode detektorer, " sagde han. "Men i IR, Der findes kun lavtemperaturdetektorer, og de er ikke praktiske til militære formål. Vores detektor arbejder ved stuetemperatur og behøver ikke at fungere i et særligt vakuum."

Detektoren er også følsom over for polariseret lys og absorberer lys, der rammer den parallelt med nanorørene, men ikke hvis enheden drejes 90 grader.

Arbejdet er det første succesrige resultat af et samarbejde mellem Rice og Sandia under Sandias National Institute for Nano Engineering-program finansieret af Department of Energy. François Léonards gruppe i Sandia udviklede en ny teoretisk model, der korrekt og kvantitativt forklarede alle egenskaber ved nanorørs fotodetektor. "Det er vigtigt at forstå de grundlæggende principper, der styrer disse fotodetektorer, for at optimere deres design og ydeevne, " sagde Léonard.

Kono forventer, at der kommer mange flere papirer ud af samarbejdet. Den første enhed, ifølge Léonard, demonstrerer blot potentialet for nanorør-fotodetektorer. De planlægger at bygge nye konfigurationer, der udvider deres rækkevidde til terahertz og at teste deres evner som billedbehandlingsenheder. "Der er potentiale her til at lave rigtige og nyttige enheder ud fra denne grundlæggende forskning, " sagde Kono.