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

जब एक घटना फोटॉन 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, ब्लैक सिलिकॉन फोटोडिटेक्टर की दक्षता 130 प्रतिशत तक थी, जिसका अर्थ है कि एक घटना फोटॉन लगभग 1.3 इलेक्ट्रॉन उत्पन्न करता है।

आल्टो विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं के अनुसार, इस बड़ी सफलता के पीछे गुप्त हथियार चार्ज-वाहक गुणन प्रक्रिया है जो ब्लैक सिलिकॉन फोटोडिटेक्टर की अनूठी नैनो संरचना के भीतर होती है, जो उच्च-ऊर्जा फोटॉन द्वारा ट्रिगर होती है। इससे पहले, वैज्ञानिक वास्तविक उपकरणों में इस घटना का निरीक्षण करने में सक्षम नहीं थे क्योंकि विद्युत और ऑप्टिकल नुकसान की उपस्थिति ने एकत्र किए गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या को कम कर दिया था। अध्ययन के नेता प्रोफेसर हेरा सेवर्न ने बताया, "हमारे नैनोस्ट्रक्चर्ड उपकरणों में कोई पुनर्संयोजन और कोई परावर्तन हानि नहीं है, इसलिए हम सभी गुणा किए गए चार्ज वाहक एकत्र 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 रिकॉर्ड दक्षता का अर्थ यह है कि वैज्ञानिक फोटोइलेक्ट्रिक डिटेक्शन उपकरणों के प्रदर्शन में काफी सुधार कर सकते हैं।

एल्फिसइंक के सीईओ डॉ. मिको जुंटुना ने कहा, "हमारे डिटेक्टरों ने बहुत रुचि पैदा की है, खासकर जैव प्रौद्योगिकी और औद्योगिक प्रक्रिया निगरानी के क्षेत्रों में।" एल्फिसइंक, जो आल्टो विश्वविद्यालय के स्वामित्व वाली कंपनी है, के सीईओ डॉ. मिको जुंटुना ने कहा। बताया जाता है कि उन्होंने वाणिज्यिक उपयोग के लिए ऐसे डिटेक्टरों का निर्माण शुरू कर दिया है।