Інфрачервоний діапазон успішно експлуатується як на побутовому рівні, так і в науці, техніці і в системах безпеки. Пульти дистанційного керування, прилади нічного бачення, системи сканування багажу, телескопи та багато іншого були б неможливі без інфрачервоних фотодатчиків. Групі вчених з Росії, Японії і США вдалося істотно підвищити чутливість інфрачервоних фотодатчиків, що обіцяє багато цікавих рішень.
Як повідомляє нам прес-реліз МФТІ, вчені інституту спільно з колегами з Японії і США розрахували параметри інфрачервоних фотоприймачів з шарів графена і суміші чорних фосфору і миш'яку. Отримані таким чином датчики здатні вловлювати інфрачервоне випромінювання з енергією менше забороненої зони цих шарів без графена. Більше того, змінюючи співвідношення добавок, датчики легко модифікувати для збільшення чутливості до потрібної довжині хвилі світла. Зокрема, це має призвести до появи надчутливих приймачів далекого інфрачервоного і терагерцового випромінювання.
Крім побутового застосування дальній інфрачервоний діапазон вкрай важливий в науці. Наприклад, це випромінювання властиве космічному пилу, знання про який дають уявлення про еволюцію галактик. Також терагерцове випромінювання застосовується в системах безпеки для сканування багажу, і воно набагато безпечніше рентгенівського. Поява більш чутливих датчиків дозволить поліпшити характеристики приладів та інструментів у багатьох сферах.
Основна ідея при розробці нових фотодатчиків полягала в тому, щоб максимально зменшити так званий темновий струм ― рух електронів (дірок) в матеріалі фотоприймача під впливом температурних процесів. Такий рух можливий навіть за відсутності зовнішнього сигналу (випромінювання), що веде до появи шуму в приладі і до зниження його чутливості.
Під час розрахунків і наступних експериментів з'ясувалося, що якщо графеновий монослой оточити шарами з суміші чорного фосфору і чорного миш'яка в різних пропорціях, то це, по-перше, дозволяє зрушувати робочий діапазон частот фотоприймача і, по-друге, істотно знижує темновий струм. Як правило темновий струм пригнічується за допомогою охолодження датчиків, але нове відкриття обіцяє привести до появи фотоприймачів з високим співвідношенням сигнал/шум навіть при високих робочих температурах.