Os cientistas do MIPT e seus colegas do Japão e dos EUA calcularam os parâmetros dos fotodetectores compostos por camadas de grafeno e uma combinação de fósforo preto e arsênio preto. Esses sensores são capazes de detectar radiação com energia menor do que o gap das camadas constituintes sem grafeno. Também é fácil modificá-los para aumentar sua sensibilidade ao comprimento de onda de luz necessário. Esses sensores podem substituir os detectores de radiação infravermelho distante e terahertz. Os resultados da pesquisa foram publicados na revista Optics Express .

Os novos sensores irão beneficiar muitas áreas da ciência e tecnologia. A banda do infravermelho distante é substancial tanto para aplicações domésticas quanto para ciências fundamentais. Essas ondas são emitidas pela poeira cósmica, cujo estudo revela a evolução das galáxias. Sensores de luz infravermelha são usados ​​em equipamentos de visão noturna, controles remotos, mísseis teleguiados, e sensores de batimento cardíaco. A radiação Terahertz oferece uma alternativa menos perigosa aos scanners de bagagem de raios-X.

Os pesquisadores aqui consideraram fotodetectores de interband infravermelho distante baseados em uma monocamada de grafeno. O grafeno foi cercado por camadas feitas de fósforo preto e arsênico preto em proporções variáveis. Ao alterar a proporção dessas substâncias, é possível mudar a faixa de trabalho do fotodetector. As energias inacessíveis aos elétrons no fósforo preto e no arsênico são diferentes. O detector opera registrando um elétron ou buraco que entra na banda de condução de fósforo preto ou arsênico após uma transição entre duas bandas de energia do grafeno. Contudo, os efeitos da temperatura fazem com que os sensores infravermelhos e terahertz detectem o sinal mesmo "no escuro, "na ausência de radiação. As estruturas em camadas examinadas no estudo acabaram experimentando uma corrente escura muito mais baixa do que as usadas hoje.

"Calculamos os parâmetros dos elementos sensíveis à luz para detecção de infravermelho distante com base em uma monocamada de grafeno. Esses dispositivos podem substituir quase todos os sensores de radiação infravermelho distante e terahertz usados ​​hoje. A corrente escura diminuída e a alta fotossensibilidade melhoram significativamente o sinal relação -para-ruído, mesmo para radiação de baixa intensidade. Ao aplicar uma tensão cuidadosamente calibrada, a faixa de trabalho dos detectores pode ser alterada sem afetar a qualidade da recepção do sinal. Esses sensores podem melhorar o desempenho dos telescópios infravermelhos. De acordo com os cálculos, em altas temperaturas, os detectores produzirão um sinal muito mais limpo do que os detectores usados ​​agora, "adiciona Victor Ryzhii, o chefe do Laboratório de Materiais e Nanodispositivos 2-D.