Con la straordinaria capacità di rilevare aree nella completa oscurità, le telecamere per la visione notturna hanno rivoluzionato il settore della sicurezza. Ma i materiali e la tecnologia incorporati nelle fotocamere attuali tendono a degradarsi sotto lo stress della temperatura, causando la rottura frequente dei dispositivi per la visione notturna.
Manijeh Razeghi della Northwestern University e il suo team hanno sviluppato un nuovo approccio per migliorare le tecnologie delle telecamere per la visione notturna, rendendo potenzialmente questi guasti troppo frequenti un ricordo del passato.
Il team di Razeghi ha sviluppato un design innovativo di superreticoli di tipo II con arseniuro di indio/arseniuro di indio a strati tesi, un componente chiave per rendere ad alte prestazioni, fotorivelatori a infrarossi a lunga lunghezza d'onda per diverse applicazioni, comprese le telecamere per la visione notturna.
"Con una speciale barriera elettronica a base di superreticolo, il fotorilevatore di nuova concezione limita la densità di corrente oscura ostruente, mentre si aumenta la temperatura di fotorilevamento a infrarossi limitata di sfondo, " disse Razeghi, Walter P. Murphy Professore di ingegneria elettrica e informatica presso la McCormick School of Engineering della Northwestern. "Ciò consente alle termocamere a infrarossi di eseguire l'imaging a temperature operative più elevate e riduce la necessità di alimentazione criogenica all'interno della termocamera".
Supportato dal Laboratorio di Ricerca dell'Aeronautica Militare, Agenzia per i progetti di ricerca avanzata della difesa, e dell'esercito americano, la ricerca è stata pubblicata all'inizio di questo mese sulla rivista Materiali APL .
Il nuovo fotorivelatore di Razeghi è in grado di rilevare i segnali luminosi da lunghezze d'onda fino a 10 micron, che è la stessa lunghezza d'onda emessa dal corpo umano. Gli attuali fotorivelatori all'avanguardia sono realizzati con mercurio-cadmio-tellururo, per la quale gli scienziati sono da tempo alla ricerca di alternative perché si degrada sotto stress termico. Il mercurio pone anche noti pericoli per la salute e per l'ambiente. (La Convenzione internazionale di Minamata sul mercurio vieterà la produzione e il commercio di prodotti con mercurio a partire dal 2020.)
Il gruppo di Razeghi nel Center for Quantum Devices della Northwestern è il primo a sostituire il mercurio con i superreticoli antimoniuro di tipo II di arseniuro di indio/arseniuro di indio. Non solo il nuovo sostituto è più sicuro del mercurio, è anche più resistente. Il tellururo di mercurio-cadmio ha legami ionici sensibili al calore che si degradano a temperature elevate.
Gli sforzi per utilizzare i superreticoli antimoniuro di tipo II arseniuro di indio/arseniuro di indio in passato hanno portato a fotorivelatori con tempi di vita più brevi e prestazioni ottiche inferiori. Ma Razeghi e il suo team hanno vinto questa sfida scientifica di lunga durata sviluppando un "design a superreticolo a dente di sega, " con ha agito come una barriera elettronica per proteggere il materiale e prevenire il degrado.
