फोटोडिटेक्टर की क्वांटम दक्षता सैद्धांतिक सीमा को तोड़ती है

भौतिकविदों संगठन नेटवर्क के अनुसार हाल ही में बताया गया है 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 फोटोइलेक्ट्रिक डिटेक्शन उपकरणों की दक्षता में काफी सुधार होने की उम्मीद है, और इन उपकरणों का व्यापक रूप से कारों, मोबाइल फोन, स्मार्ट घड़ियों और चिकित्सा उपकरणों में उपयोग किया जाता है।

फोटोडिटेक्टर एक सेंसर होता है जो प्रकाश या अन्य विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा को माप सकता है, फोटॉनों को विद्युत धारा में परिवर्तित कर सकता है, और अवशोषित फोटॉन इलेक्ट्रॉन-होल युग्म बनाते हैं। फोटोडिटेक्टर में फोटोडायोड और फोटोट्रांजिस्टर आदि शामिल होते हैं। क्वांटम दक्षता का उपयोग फोटोडिटेक्टर जैसे उपकरण द्वारा इलेक्ट्रॉन-होल युग्म में प्राप्त फोटॉनों के प्रतिशत को परिभाषित करने के लिए किया जाता है, अर्थात क्वांटम दक्षता, प्रकाश-जनित इलेक्ट्रॉनों की संख्या को आपतित फोटॉनों की संख्या से विभाजित करने के बराबर होती है।

जब एक आपतित फोटॉन किसी बाहरी परिपथ में एक इलेक्ट्रॉन उत्पन्न करता है, तो उपकरण की बाह्य क्वांटम दक्षता 100% होती है (जिसे पहले सैद्धांतिक सीमा माना जाता था)। नवीनतम अध्ययन में, ब्लैक सिलिकॉन फोटोडिटेक्टर की दक्षता 130 प्रतिशत तक थी, जिसका अर्थ है कि एक आपतित फोटॉन लगभग 1.3 इलेक्ट्रॉन उत्पन्न करता है।

आल्टो विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं के अनुसार, इस बड़ी सफलता के पीछे का गुप्त हथियार आवेश-वाहक गुणन प्रक्रिया है जो काले सिलिकॉन फोटोडिटेक्टर की अनूठी नैनो संरचना में होती है, जो उच्च-ऊर्जा फोटॉनों द्वारा सक्रिय होती है। इससे पहले, वैज्ञानिक वास्तविक उपकरणों में इस घटना का अवलोकन नहीं कर पाए थे क्योंकि विद्युत और प्रकाशीय क्षतियों की उपस्थिति के कारण एकत्रित इलेक्ट्रॉनों की संख्या कम हो जाती थी। अध्ययन की प्रमुख प्रोफ़ेसर हेरा सेवर्न ने बताया, "हमारे नैनो-संरचित उपकरणों में कोई पुनर्संयोजन और कोई परावर्तन क्षति नहीं होती है, इसलिए हम सभी गुणित आवेश वाहकों को एकत्रित कर सकते हैं।"

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

शोधकर्ताओं ने कहा कि इस रिकार्ड दक्षता का अर्थ यह है कि वैज्ञानिक फोटोइलेक्ट्रिक डिटेक्शन उपकरणों के प्रदर्शन में काफी सुधार कर सकते हैं।

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