물리학자 조직 네트워크에 따르면 최근 핀란드 연구진이 외부 양자 효율이 130%인 검은색 실리콘 광검출기를 개발했다고 보고했습니다. 이는 태양광 소자의 효율이 이론적 한계인 100%를 넘어선 최초의 사례로, 광전 검출 소자의 효율을 크게 향상시킬 것으로 기대됩니다. 이러한 소자는 자동차, 휴대전화, 스마트워치, 의료 장비 등에 널리 사용되고 있습니다.
광검출기는 빛이나 기타 전자기 에너지를 측정하고, 광자를 전류로 변환하며, 흡수된 광자가 전자-정공 쌍을 형성하는 센서입니다. 광검출기는 광다이오드, 광트랜지스터 등으로 구성됩니다. 양자 효율은 광검출기와 같은 소자가 전자-정공 쌍으로 수신한 광자의 비율을 정의하는 데 사용됩니다. 즉, 양자 효율은 광으로 생성된 전자의 수를 입사 광자의 수로 나눈 값입니다.
입사 광자가 외부 회로로 전자를 생성할 때, 이 장치의 외부 양자 효율은 100%입니다(이전에는 이론적인 한계로 여겨졌습니다). 최근 연구에서 이 블랙 실리콘 광검출기는 최대 130%의 효율을 보였는데, 이는 입사 광자 하나가 약 1.3개의 전자를 생성한다는 것을 의미합니다.
알토 대학교 연구진에 따르면, 이 획기적인 발견의 비밀 병기는 블랙 실리콘 광검출기의 독특한 나노구조 내에서 발생하는 전하 캐리어 증폭 과정으로, 고에너지 광자에 의해 활성화됩니다. 이전에는 과학자들이 실제 소자에서 이 현상을 관찰할 수 없었는데, 전기적 및 광학적 손실로 인해 수집되는 전자의 수가 감소했기 때문입니다. 연구 책임자인 헤라 세번 교수는 "우리의 나노구조 소자는 재결합이나 반사 손실이 없기 때문에 증폭된 모든 전하 캐리어를 수집할 수 있습니다."라고 설명했습니다.
이러한 효율성은 유럽에서 가장 정확하고 신뢰할 수 있는 측정 서비스인 독일 국립계량학회(PTB) 산하 물리기술연구소에서 검증되었습니다.
연구자들은 이러한 기록적인 효율성은 과학자들이 광전 검출 장치의 성능을 크게 향상시킬 수 있음을 의미한다고 말합니다.
알토 대학교 산하 회사인 엘피스(ElfysInc)의 CEO 미코 준투나(Mikko Juntuna) 박사는 "저희 검출기는 특히 생명공학 및 산업 공정 모니터링 분야에서 많은 관심을 불러일으켰습니다."라고 말했습니다. 엘피스는 이러한 검출기를 상업적으로 생산하기 시작했다고 합니다.
게시 시간: 2023년 7월 11일