Nieuwe techniek voor lichtdetectie met standaard halfgeleiders

Professor Edmund Linfield, specialist in terahertz-elektronica op de  School of Electronic and Electrical Engineering, van de universiteit van Leeds, maakte met zijn team de halfgeleiders die voor de nieuwe techniek nodig zijn. "Het genereren van elektrische stroom vanuit de gebieden in het elektromagnetische spectrum met lagere energie , zoasl infrarood, is voor halfgeleidermaterialen bijzonder uitdagend, juist omdat de desbetreffende golflengten weinig energie leveren. We zijn dan ook erg blij dat we een manier hebben gevonden om dat aan te pakken."

Linfield: "De voordelen zijn in potentie heel significant, bijvoorbeeld voor het opwekken van zonne-energie uit een groter deel van het spectrum, of voor het ontwikkelen van nieuwe soorten lichtdetectoren voo lange golflengten".

Tot nu toe waren voor de detectie van licht met lage energie speciale halfgeleidermaterialen nodig, de daarvoor gevoelig zijn. De nieuwe methode gebruikt een andere aanpak, door het toevoegen van een tweede lichtbron. Het toegevoegde licht voorziet de halfgeleider van energie, als een soort warming-up zodat de laagenergetische  golflengten als ze aankomen een stroom kunnen genereren. Omdat de techniek het bereik van al bestaande halfgeleiders vergroot, en er dus geen nieuwe materialen nodig zijn, niedt het de mogelijkheid voor integratie op waferniveau met andere elektronicacomponenten.

De verbeterde component kan golflengten detecteren tot minstens het 55-micrometergebied. Voorheen kwam dezelfde detector maar tot ongeveer 4 micrometer. Het team heeft met simulaties aangetoond dat na verdere verfijning van de component 100 micrometer mogelijk moet zijn.

Professor Unil Perera, hoofd van het  Optoelectronics Research Laboratory van de Georgia State University leidde het onderzoek. Hij zegt: "Met deze technologie zijn ook dual of multiband detectoren mogelijk die bijvoorbeeld kunnen worden gebruikt bij het identificeren van giftige gassen".

 "Tunable hot-carrier photodetection beyond the band-gap spectral limit," Yan-Feng Lao, A.G. Unil Perera, L.H. Li, S.P. Khanna, E.H. Linfield en H.C. Liu, Nature Photonics