Un team internazionale di ricercatori provenienti da Russia e India ha creato un fotorilevatore UV a banda stretta basato su nanocristalli di ossido di indio incorporati in un sottile film di ossido di alluminio

I punti quantici di semiconduttori (nanocristalli di appena pochi nanometri di dimensione) hanno attirato l'attenzione dei ricercatori a causa degli effetti dipendenti dalle dimensioni che determinano le loro nuove proprietà elettriche e ottiche. Modificando le dimensioni di tali oggetti, è possibile regolare la lunghezza d'onda dell'emissione che assorbono, implementando così fotorivelatori selettivi, compresi quelli per i raggi UV.

I fotorivelatori UV a banda stretta trovano applicazione in molti settori, in particolare in biomedicina dove vengono utilizzati per il rilevamento della fluorescenza o per la fototerapia UV. I materiali comunemente usati nella fabbricazione di tali fotoricevitori sono ossidi e nitruri a banda larga, che offrono una maggiore gamma di temperature di esercizio e trasparenza per la luce visibile e solare oltre a una dimensione più piccola del dispositivo.

L'ossido di indio (In2O3) è un ossido semiconduttore trasparente a banda larga con una banda proibita diretta di circa 3,6 eV e una banda proibita indiretta di ~ 2,5 eV. È noto che è possibile creare fotorivelatori UV altamente sensibili basati su In2O3.

Secondo Alexey Mikhaylov, capo del laboratorio presso l'UNN Research Institute of Physics and Technology, i ricercatori insieme ai loro colleghi indiani dell'Indian Institute of Technology Jodhpur e dell'Indian Institute of Technology Ropar sono riusciti a sintetizzare i nanocristalli In2O3 in un film di ossido di alluminio (Al2O3) sul silicio impiantando ioni di indio.

L'impianto ionico è un metodo di base nella moderna tecnologia elettronica, che permette di controllare la dimensione delle inclusioni permettendo così di regolare le proprietà ottiche del fotorivelatore. La matrice Al2O3 utilizzata per i nanocristalli di ossido di indio offre alcuni vantaggi rispetto ad altri dielettrici in quanto questo materiale a banda larga (8,9 eV) è trasparente per un'ampia gamma di lunghezze d'onda.

"Nel processo del nostro lavoro, siamo riusciti a ottenere una significativa riduzione della corrente di buio (più di due volte rispetto a un fotorilevatore simile basato su nanofili In2O3). Integrando la fase In2O3 nella matrice a banda larga e grazie alla sua bassa corrente di buio, il nuovo fotorivelatore mostra valori record della reattività e dell'efficienza quantistica esterna, "Note di Alexey Mikhaylov.

La banda di sensibilità nella gamma UV ha un'ampiezza di soli 60 nm e mostra un elevato rapporto di reiezione UV-visibile (fino a 8400). Questo fotorilevatore è particolarmente adatto per applicazioni pratiche come i fotorivelatori selettivi dello spettro a banda stretta. Il design del dispositivo basato su nanocristalli di sintesi di ioni potrebbe fornire un nuovo approccio per realizzare un fotorilevatore visibile cieco.