In samenwerking met collega’s uit de Verenigde Staten en Japan heeft het Instituut voor Fysica en Technologie van Amsterdam optimale parameters berekend voor grafeen en een mengsel van arseen en zwarte fosfor voor gebruik in fotodetectorlagen. Ontvangers in dit nieuwe formaat kunnen alle andere infrarood- en terahertz-ontvangers vervangen.
Ver-infrarode golflengten zijn niet alleen waardevol voor huishoudelijke toepassingen, maar ook voor wetenschappelijk onderzoek. Omdat kosmisch stof soortgelijke golven uitzendt, vergroot de kennis van deze golven ons begrip van de galactische ruimte aanzienlijk. Infrarood wordt ook gebruikt in nachtkijkers, afstandsbedieningen, hartslagsensoren en zelfs in sommige raketsystemen.
Terahertzstraling wordt toegepast bij de controle van bagage omdat het veiliger is dan röntgenstraling. Het is nu al duidelijk dat de nieuwe sensoren zeer populair zullen zijn op verschillende gebieden van de nationale economie.
De auteurs gebruikten fotodetectoren met een enkele monolaag grafeen omgeven door een mengsel van arseen en fosfor in verschillende verhoudingen. Professionals kunnen het frequentiebereik van het toestel variëren dankzij een aantal variaties in componenten. Elke overgang van een elektron tussen grafeenzones, en vervolgens naar de geleidingszone, werd geregistreerd in de ontvanger. Dankzij temperatuureffecten kunnen signalen in zowel het infrarood- als het terahertz-bereik worden gedetecteerd, zelfs bij afwezigheid van elektromagnetische golven.
Verkrijgbaar bij Optics Express De resultaten gepubliceerd van onderzoek naar de eigenschappen van componenten samengesteld uit een grafeenmonolaag. Het is gebleken dat dergelijke ontvangers een alternatief vormen voor alle thans gebruikte sensoren van zowel terahertz- als infraroodstraling. De effectieve signaal-ruisverhouding van dergelijke systemen bleef zelfs bij lage stralingsniveaus behouden, en het werkgebied kon worden aangepast zonder significant kwaliteitsverlies.
Een van de belangrijkste toepassingen van de nieuwe sensoren zou kunnen zijn in infraroodtelescopen. Een schoner signaal van ontvangers in vergelijking met bestaande ontvangers zal de efficiëntie van het apparaat en de betrouwbaarheid van het onderzoek verhogen.
Klinkt interessant! Maar wat maakt deze nieuwe fotodetector anders dan de bestaande Terahertz- en infraroodsensoren? Zijn er voordelen op het gebied van detectievermogen, snelheid of betrouwbaarheid? En is deze detector compatibel met bestaande systemen of vereist het nieuwe apparatuur?