Un team congiunto ha sviluppato un fotorilevatore criogenico a microonde in grado di rilevare 100, Energia luminosa 000 volte inferiore rispetto ai fotorivelatori esistenti. Il significato è che DGIST ha sviluppato il primo fotorilevatore a microonde al mondo utilizzando un dispositivo al grafene.

Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST), Corea del Sud, ha annunciato che un ricercatore senior Jung Min-kyung presso la Division of Nano and Energy Convergence Research ha sviluppato un fotorilevatore criogenico a microonde in grado di rilevare 100, Energia luminosa 000 volte inferiore rispetto ai fotorivelatori esistenti.

Il ricercatore senior Jung Min-kyung e un team del Dipartimento di Fisica dell'Università di Bazel in Svizzera hanno condotto una ricerca congiunta e realizzato il fotorilevamento a microonde in una giunzione p-n di grafene completamente sospesa e pulita.

Questo studio merita di essere messo in luce come il grafene, il materiale a base di carbonio a strato singolo, ha mostrato un gran numero di apparecchiature elettriche, meccanico, e proprietà termiche. Con le sue innumerevoli potenzialità applicative, gaphene è chiamato materiale onirico e sono in corso ricerche non solo nelle scienze di base ma anche nell'area delle scienze applicative come display flessibile, dispositivi indossabili, energia solare di nuova generazione, eccetera.

Il grafene ha attirato l'attenzione come dispositivo fotonico di nuova generazione come un fotorilevatore perché la sua struttura a bande gapless consente di generare coppie elettrone-lacuna su un ampio spettro di energia, a differenza dei semiconduttori generici.

Finora, fotorivelatori di grafene sono stati dimostrati solo per lunghezze d'onda ottiche, dal vicino infiammato all'ultravioletto. Però, La fotorilevazione nella gamma delle microonde non è stata ancora studiata in quanto era impossibile misurare la microonde sul rivelatore perché ha un'energia molto inferiore alla differenza di potenziale superficiale causata dall'ambiente circostante così come i residui sulla superficie del grafene creati nel processo del dispositivo.

Per aumentare il tasso di assorbimento dell'energia luminosa della regione delle microonde, il ricercatore senior Jeong Min-kyung ha separato il dispositivo di giunzione p-n del grafene dal substrato, ha realizzato le forme dei ponti come se fossero ponti sospesi nell'aria e ha creato un sistema elettronico pulito in cui gli elettroni possono spostarsi a grande distanza senza residui o dispersioni.

Attraverso il processo, il team ha confermato che sufficienti coppie elettrone-lacuna vengono generate nella regione delle microonde spostando il punto di Dirac del grafene vicino all'energia di Fermi. Sono riusciti a realizzare il fotorivelatore di grafene nella regione delle microonde misurando il flusso della fotocorrente dovuto alla differenza di temperatura tra entrambi gli elettrodi all'aumentare della temperatura della giunzione p-n a causa delle coppie elettrone-lacuna generate nella giunzione p-n del grafene.

Il fotorilevatore a microonde al grafene sviluppato in questo studio ha una sensibilità superiore rispetto ai fotorilevatori al grafene esistenti e dovrebbe migliorare le prestazioni di vari sensori ottici utilizzati negli smartphone ad alta risoluzione, celle solari ad alta efficienza, eccetera.

Il ricercatore senior del DGIST Jeong Min-kyung presso la Divisione di ricerca sulla convergenza delle nanoenergie ha dichiarato:"Il significato di questo studio è che abbiamo sviluppato il primo fotorilevatore a microonde al mondo che utilizza un dispositivo al grafene. Effettueremo ulteriori ricerche per migliorare le prestazioni dei dispositivi indossabili e dei display flessibili sviluppando un nuovo dispositivo applicativo come un fotorilevatore a microonde di ampia area che utilizza un singolo dispositivo basato sul grafene."

I risultati della ricerca sono stati pubblicati il ​​9 novembre 2016 in Nano lettere , la rivista accademica internazionale pubblicata dall'American Chemical Society (ACS).