ตามที่องค์กรนักฟิสิกส์รายงานเมื่อเร็ว ๆ นี้ว่านักวิจัยชาวฟินแลนด์ได้พัฒนาเครื่องตรวจจับโฟโตซิลิกอนสีดำที่มีประสิทธิภาพควอนตัมภายนอก 130% ซึ่งเป็นครั้งแรกที่มีประสิทธิภาพของอุปกรณ์โฟโตโวลตาอิกส์เกินขีดจำกัดทางทฤษฎีที่ 100% ซึ่งคาดว่าจะปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์ตรวจจับโฟโตอิเล็กทริกได้อย่างมาก และอุปกรณ์เหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในรถยนต์ โทรศัพท์มือถือ นาฬิกาอัจฉริยะ และอุปกรณ์ทางการแพทย์
โฟโตดีเทกเตอร์คือเซ็นเซอร์ที่สามารถวัดแสงหรือพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าอื่นๆ แปลงโฟตอนเป็นกระแสไฟฟ้า และโฟตอนที่ดูดซับจะรวมตัวกันเป็นคู่อิเล็กตรอน-โฮล โฟโตดีเทกเตอร์ประกอบด้วยโฟโตไดโอดและโฟโตทรานซิสเตอร์ เป็นต้น ประสิทธิภาพควอนตัมใช้เพื่อกำหนดเปอร์เซ็นต์ของโฟตอนที่อุปกรณ์ เช่น โฟโตดีเทกเตอร์ ได้รับเข้าเป็นคู่อิเล็กตรอน-โฮล นั่นคือ ประสิทธิภาพควอนตัมจะเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนที่เกิดจากโฟตอน หารด้วยจำนวนโฟตอนที่ตกกระทบ
เมื่อโฟตอนที่ตกกระทบสร้างอิเล็กตรอนให้กับวงจรภายนอก ประสิทธิภาพควอนตัมภายนอกของอุปกรณ์จะอยู่ที่ 100% (ซึ่งก่อนหน้านี้ถือเป็นขีดจำกัดทางทฤษฎี) ในการศึกษาล่าสุด โฟโตดีเทกเตอร์ซิลิคอนสีดำมีประสิทธิภาพสูงถึง 130% ซึ่งหมายความว่าโฟตอนที่ตกกระทบหนึ่งตัวจะสร้างอิเล็กตรอนได้ประมาณ 1.3 ตัว
นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยอัลโต ระบุว่า อาวุธลับเบื้องหลังความก้าวหน้าครั้งสำคัญนี้คือกระบวนการเพิ่มจำนวนตัวพาประจุที่เกิดขึ้นภายในโครงสร้างนาโนอันเป็นเอกลักษณ์ของโฟโตดีเทกเตอร์ซิลิคอนสีดำ ซึ่งถูกกระตุ้นโดยโฟตอนพลังงานสูง ก่อนหน้านี้ นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถสังเกตปรากฏการณ์นี้ในอุปกรณ์จริงได้ เนื่องจากการสูญเสียทางไฟฟ้าและทางแสงทำให้จำนวนอิเล็กตรอนที่เก็บรวบรวมได้ลดลง “อุปกรณ์โครงสร้างนาโนของเราไม่มีการรวมตัวใหม่และไม่มีการสูญเสียการสะท้อนกลับ ดังนั้นเราจึงสามารถรวบรวมตัวพาประจุที่เพิ่มจำนวนขึ้นได้ทั้งหมด” ศาสตราจารย์เฮรา เซเวิร์น หัวหน้าทีมวิจัยอธิบาย
ประสิทธิภาพนี้ได้รับการตรวจสอบโดยสถาบันเทคโนโลยีฟิสิกส์ของสมาคมมาตรวิทยาแห่งชาติเยอรมัน (PTB) ซึ่งเป็นบริการการวัดที่แม่นยำและเชื่อถือได้มากที่สุดในยุโรป
นักวิจัยสังเกตว่าประสิทธิภาพการบันทึกนี้หมายความว่านักวิทยาศาสตร์สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์ตรวจจับโฟโตอิเล็กทริกได้อย่างมาก
“เครื่องตรวจจับของเราได้รับความสนใจอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสาขาเทคโนโลยีชีวภาพและการตรวจสอบกระบวนการทางอุตสาหกรรม” ดร. มิกโก จุนทูนา ซีอีโอของ ElfysInc บริษัทในเครือมหาวิทยาลัยอัลโต กล่าว มีรายงานว่าพวกเขาได้เริ่มผลิตเครื่องตรวจจับดังกล่าวเพื่อการใช้งานเชิงพาณิชย์แล้ว
เวลาโพสต์: 11 ก.ค. 2566