Гибкие сенсоры света нового поколения разработали в РТУ МИРЭА

Исследователи из РТУ МИРЭА разработали фотодетекторы, которые способны не только улавливать свет с высокой точностью, но и различать его поляризацию. Эти устройства, созданные на основе двумерных материалов, могут стать основой для нового поколения умных часов, фитнес-трекеров и других носимых гаджетов. Они потенциально могут быть использованы для отслеживания ключевых биометрических показателей, например пульса или уровня кислорода в крови, благодаря своей высокой чувствительности к свету. Об этом рассказал портал «Научная Россия».

В основе разработки лежат тонкие плёнки из дисульфида молибдена (MoS₂), структура которых содержит большое количество дефектов. Эти дефекты, вопреки обычным представлениям, играют ключевую роль: они значительно повышают чувствительность сенсоров к свету, однако существенно замедляют их быстродействие. Другим серьёзным ограничением таких сенсоров является крайне низкое поглощение света плёнками моноатомной толщины. Чтобы решить именно эту проблему, учёные использовали асимметричные плазмонные решётки — специальные структуры, которые в ходе проведённых экспериментов позволили усилить поглощение света более чем в 50 раз и дали возможность устройствам различать его поляризацию, сохранив при этом гибкость и минимальную толщину. Однако использование плазмонных структур приводит к дополнительному увеличению числа дефектов и, следовательно, к дальнейшему ухудшению быстродействия устройств.

«Наши фотодетекторы демонстрируют впечатляющие характеристики: фотоотклик около 60 мА/Вт и чувствительность к поляризации света до 80%, — поясняет кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник кафедры наноэлектроники ИПТИП РТУ МИРЭА Сергей Лавров. — Представьте, что сенсор — это тонкая сеть, предназначенная для улавливания света. Дефекты в плёнках дисульфида молибдена выступают дополнительными узлами, которые захватывают больше фотонов и повышают чувствительность. А асимметричные плазмонные решётки работают как направляющие, которые собирают и фокусируют свет определенной поляризации в нужные области сенсора. Таким образом, устройство может «настроить» сеть на свет с конкретным направлением волн и различать его поляризацию».