Ученые представили новый фотодетектор ультрафиолетового диапазона, который не реагирует на достигающее поверхности Земли солнечное излучение. Разработка подобных устройств — это важная задача электронной техники, поскольку такие приборы помогают избежать помех от солнечного света и регистрировать ультрафиолетовое излучение при дневном освещении. Результаты работы международного коллектива ученых из Нижегородского университета имени Н.И. Лобачевского, Индийского технологического института Джодхпур и Индийского технологического института Ропар опубликованы в издании IEEE Sensors Journal.

Многие современные технологии основаны на использовании ультрафиолетового излучения — следующего после видимого диапазона вида света. Человеческий глаз не способен его регистрировать, но его важность связана с той ролью, которую этот диапазон играет в различных областях деятельности, таких как медицина, экологический мониторинг атмосферы, криминалистика, идентификация биологических веществ, пищевая промышленность, астронавигация, астрофизические исследования, фотолитография и многие другие. В частности, УФ-излучение порождается в процессах нагревания тел до высоких температур, таких как вспышки выстрелов из стрелкового и артиллерийского оружия. Также УФ-компонента есть у излучения двигателей космических ракет, благодаря чему возможно не только обнаружить, но и ясно различить ракетный факел и корпус ракеты на значительном расстоянии от точки наблюдения.

В новой работе ученые представили технологию синтеза нового детектора ультрафиолетового излучения, который не чувствителен к свету с длиной волны более 280 нанометров, что фактические делает его солнечно-слепым в условиях поверхности Земли. Основной разработки стали широкозонные полупроводники — наночастицы Ga2O3 с шириной запрещенной зоны 4,4–4,9 эВ.

Существующие методы синтеза Ga2O3 достаточно сложны и плохо совместимы с традиционными кремниевыми технологиями, к тому же, зачастую слои получаются сильно дефектными. Чтобы преодолеть эту сложность, исследователи решили воспользоваться методом синтеза нанокристаллов с помощью ионной имплантации — базовой технологии современной электроники. Они первыми в мире применили эту технологию для создания подобного устройства. Оценка характеристик фотодетектора показала, что он эффективно отсекает солнечное излучение и обладает фотооткликом в УФ-области спектра. Фотодетектор имеет высокую чувствительность (50 мА/мкВт), для него характерен достаточно низкий темновой ток 0,168 мА.

«Создание таких фотодетекторов с помощью ионной имплантации позволит использовать уже имеющиеся «кремниевые» технологии и адаптировать их к изготовлению приборов нового поколения, — говорит один из авторов Алексей Михайлов из ННГУ имени Н.И. Лобачевского. — Высокая чувствительность данных приборов к глубокому УФ-излучению и нечувствительность к солнечному свету позволяет использовать их в таких важных областях, как детектирование нарушений озонового слоя атмосферы, мониторинг работы реактивных двигателей, обнаружение пламени».