芬蘭阿爾托大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種黑硅光電探測(cè)器，其效率達(dá)到了130％以上。這種光伏器件首次超過了100％的極限，這種100％的極限先前被認(rèn)為是量子效率的理論最大值。

研究小組負(fù)責(zé)人Hele Savin教授說：“當(dāng)看到這一研究結(jié)果時(shí)，我們簡(jiǎn)直不敢相信自己的眼睛。我們立刻想通過獨(dú)立的第三方測(cè)量來驗(yàn)證結(jié)果。”

獨(dú)立的第三方測(cè)量是由德國物理技術(shù)研究所（PTB）進(jìn)行的，眾所周知，該機(jī)構(gòu)可提供歐洲最準(zhǔn)確、最可靠的測(cè)量服務(wù)。

德國物理技術(shù)研究所探測(cè)器輻射度實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人Lutz Werner博士評(píng)論說：“看到測(cè)試結(jié)果后，我立即意識(shí)到這是一項(xiàng)重大的突破，同時(shí)，對(duì)于夢(mèng)想更高靈敏度的計(jì)量科學(xué)家們來說，這是值得歡迎的一步”。

突破背后的秘密：獨(dú)特的納米結(jié)構(gòu)

當(dāng)一個(gè)入射光子向外部電路產(chǎn)生一個(gè)電子時(shí)，設(shè)備的外部量子效率為100％。130％的效率意味著一個(gè)入射光子產(chǎn)生大約1.3個(gè)電子。

研究人員發(fā)現(xiàn)，異常高的外部量子效率的根源在于硅納米結(jié)構(gòu)內(nèi)部的電荷載流子倍增過程，該過程由高能光子觸發(fā)。由于電和光損耗的存在減少了所收集電子的數(shù)量，因此在實(shí)際設(shè)備中較早沒有觀察到這種現(xiàn)象。

Savin教授解釋說：“我們可以收集所有倍增的電荷載流子，而無需單獨(dú)的外部偏置，因?yàn)槲覀兊募{米結(jié)構(gòu)器件沒有重組和反射損失�！�

這樣的效率意味著可以大大提高利用光檢測(cè)的任何設(shè)備的性能。光檢測(cè)已廣泛應(yīng)用于我們的日常生活中，例如在汽車、手機(jī)、智能手表和醫(yī)療設(shè)備中。

阿爾托大學(xué)分公司Elfys Inc.的首席執(zhí)行官M(fèi)ikko Juntunen博士說：“我們的探測(cè)器目前正在吸引許多人，特別是在生物技術(shù)和工業(yè)過程監(jiān)控方面。”我們已經(jīng)在制造用于商業(yè)用途的唱片探測(cè)器。

該最新研究發(fā)現(xiàn)論文，題為“黑硅紫外光電二極管達(dá)到130％以上的外部量子效率”，即將發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上。

原文鏈接：https://phys.org/news/2020-08-black-silicon-photodetector-efficiency-limit.html