फोटोडिटेक्टर की क्वांटम दक्षता सैद्धांतिक सीमा को तोड़ती है

भौतिक विज्ञानी संगठन नेटवर्क के अनुसार हाल ही में रिपोर्ट की गई कि फिनिश शोधकर्ताओं ने 130% की बाहरी क्वांटम दक्षता के साथ एक ब्लैक सिलिकॉन फोटोडिटेक्टर विकसित किया है, जो पहली बार है कि फोटोवोल्टिक उपकरणों की दक्षता 100% की सैद्धांतिक सीमा से अधिक है, जिससे काफी उम्मीद है फोटोइलेक्ट्रिक डिटेक्शन उपकरणों की दक्षता में सुधार, और इन उपकरणों का व्यापक रूप से कारों, मोबाइल फोन, स्मार्ट घड़ियों और चिकित्सा उपकरणों में उपयोग किया जाता है।

फोटोडिटेक्टर एक सेंसर है जो प्रकाश या अन्य विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा को माप सकता है, फोटॉनों को विद्युत प्रवाह में परिवर्तित कर सकता है, और अवशोषित फोटॉन इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़े बनाते हैं। फोटोडिटेक्टर में फोटोडायोड और फोटोट्रांजिस्टर आदि शामिल होते हैं। क्वांटम दक्षता का उपयोग किसी उपकरण द्वारा प्राप्त फोटोन के प्रतिशत को परिभाषित करने के लिए किया जाता है जैसे कि फोटोडिटेक्टर एक इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़ी में, अर्थात, क्वांटम दक्षता विभाजित फोटोजेनरेटेड इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर होती है घटना फोटॉनों की संख्या.

जब एक आपतित फोटॉन किसी बाहरी सर्किट में एक इलेक्ट्रॉन उत्पन्न करता है, तो डिवाइस की बाहरी क्वांटम दक्षता 100% होती है (पहले इसे सैद्धांतिक सीमा माना जाता था)। नवीनतम अध्ययन में, काले सिलिकॉन फोटोडिटेक्टर की दक्षता 130 प्रतिशत तक थी, जिसका अर्थ है कि एक घटना फोटॉन लगभग 1.3 इलेक्ट्रॉनों का उत्पादन करता है।

आल्टो विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं के अनुसार, इस बड़ी सफलता के पीछे गुप्त हथियार चार्ज-वाहक गुणन प्रक्रिया है जो काले सिलिकॉन फोटोडिटेक्टर के अद्वितीय नैनोस्ट्रक्चर के भीतर होती है, जो उच्च-ऊर्जा फोटॉन द्वारा ट्रिगर होती है। पहले, वैज्ञानिक वास्तविक उपकरणों में इस घटना का निरीक्षण करने में सक्षम नहीं थे क्योंकि विद्युत और ऑप्टिकल नुकसान की उपस्थिति ने एकत्रित इलेक्ट्रॉनों की संख्या कम कर दी थी। अध्ययन नेता प्रोफेसर हेरा सेवर्न ने बताया, "हमारे नैनोसंरचित उपकरणों में कोई पुनर्संयोजन नहीं है और कोई प्रतिबिंब हानि नहीं है, इसलिए हम सभी गुणा चार्ज वाहक एकत्र कर सकते हैं।"

इस दक्षता को यूरोप में सबसे सटीक और विश्वसनीय माप सेवा, जर्मन नेशनल मेट्रोलॉजी सोसाइटी (पीटीबी) के भौतिक प्रौद्योगिकी संस्थान द्वारा सत्यापित किया गया है।

शोधकर्ताओं ने ध्यान दिया कि इस रिकॉर्ड दक्षता का मतलब है कि वैज्ञानिक फोटोइलेक्ट्रिक डिटेक्शन उपकरणों के प्रदर्शन में काफी सुधार कर सकते हैं।

आल्टो यूनिवर्सिटी के स्वामित्व वाली कंपनी एल्फिसइंक के सीईओ डॉ. मिक्को जुंटुना ने कहा, "हमारे डिटेक्टरों ने विशेष रूप से जैव प्रौद्योगिकी और औद्योगिक प्रक्रिया निगरानी के क्षेत्रों में बहुत रुचि पैदा की है।" बताया गया है कि उन्होंने व्यावसायिक उपयोग के लिए ऐसे डिटेक्टरों का निर्माण शुरू कर दिया है।