ग्राफीन फोटोसेंसर CMOS और सीसीडी की तुलना में प्रकाश के लिए 1000 गुना अधिक संवेदनशील है

वैज्ञानिकों के एक समूह ने नानयांग प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय (सिंगापुर) से एसोसिएट प्रोफेसर वांग किजी के नेतृत्व में एक ग्राफीन आधारित फोटोडेटेक्टर के विकास की घोषणा की। सभी मामलों में, यह वर्तमान सीएमओएस और सीसीडी सेंसर को पार करता है, जो पहले बनाए गए प्रयोगात्मक ग्राफीन फोटोडेटेक्टर्स की तुलना में प्रकाश के प्रति लगभग 1000 गुना अधिक संवेदनशील है, 10 गुना कम ऊर्जा और आधुनिक सीएमओएस सेंसर की तुलना में 5 गुना सस्ता है।

ग्राफीन एक कार्बन फिल्म है जो एक परमाणु मोटी है। एक वर्ग मीटर सामग्री का वजन केवल 0.77 मिलीग्राम है। यह सामग्री अलग है कि इसमें शून्य के बराबर निषिद्ध ऊर्जा क्षेत्र है, इस कारण यह किसी भी ऊर्जा के फोटॉन को अवशोषित करने में सक्षम है। इसके अलावा, एक फोटॉन के अवशोषण पर ग्राफीन एक ही बार में इसे कई इलेक्ट्रॉनों में बदल देता है। सामग्री के ये गुण इसके आधार पर एक उच्च-संवेदनशीलता फोटोडेटेक्टर बनाना संभव बनाते हैं।

विश्वविद्यालय की वेबसाइट पर एक प्रेस विज्ञप्ति के अनुसार, ग्राफीन परत का उपयोग करने वाला सेंसर आधुनिक कॉम्पैक्ट कैमरों से सस्ते सेंसर की तुलना में प्रकाश के लिए 1000 गुना अधिक संवेदनशील है। इसके अलावा, ग्राफीन सेंसर कम बिजली की वोल्टेज की आवश्यकता के बाद से कम ऊर्जा परिमाण के एक आदेश की खपत करता है।

अंत में, नए प्रकार के सेंसर आधुनिक CMOS सेंसर की तुलना में लगभग पांच गुना सस्ते होंगे। उनके उत्पादन के लिए, विनिर्माण प्रक्रिया को मौलिक रूप से बदलना आवश्यक नहीं होगा, क्योंकि वे मूल रूप से वर्तमान कन्वेयर पर सीएमओएस मैट्रिक्स स्टांपिंग के निर्माण के लिए बनाए गए थे। प्रकाश संश्लेषक परत में मुख्य सामग्री के प्रतिस्थापन के संबंध में प्रक्रिया प्रौद्योगिकी के केवल एक छोटे आधुनिकीकरण की आवश्यकता होगी।


डिवाइस की निर्माण प्रक्रिया: (ए) ग्राफीन की एक एकल परत यांत्रिक रूप से 285-नैनोमीटर SiO ₂ / Si सब्सट्रेट पर टुकड़े टुकड़े में है; (बी) एक क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर एक ग्राफीन फोटोडेटेक्टर से बनाया गया है: फोटोलिथोग्राफी द्वारा बनाए गए एक स्रोत और तिवारी / एयू (20 एनएम / 80 एनएम) की एक नाली को जोड़ा जाता है, सब्सट्रेट के पीछे एक शटर बनाया जाता है; (c) टाइटेनियम की एक नैनोमीटर "बलिदान" परत को इलेक्ट्रॉन बीम वाष्पीकरण द्वारा ग्राफीन की सतह पर जमा किया जाता है; (d) गीली नक़्क़ाशी द्वारा "बलि" टाइटेनियम परत को हटा दिया जाता है, जिसके बाद टाइटेनियम परत की मोटाई के आधार पर, एक सिलिकॉन सब्सट्रेट पर विभिन्न आकारों के क्वांटम डॉट्स के साथ एक जाली बनाई जा सकती है।

एक ग्राफीन नैनोग्रिड दृश्यमान प्रकाश के पूरे स्पेक्ट्रम के साथ-साथ निकट और मध्य-दूरी के अवरक्त विकिरण के लिए फोटॉन को पंजीकृत करता है। इस प्रकार, नए सेंसर न केवल पारंपरिक डिजिटल कैमरों के लिए, बल्कि बाहरी निगरानी कैमरों, अवरक्त कैमरों, सड़क कैमरों, उपग्रह फोटोग्राफी आदि के लिए भी उपयुक्त हैं।

एक हजार गुना फोटोसिटी में वृद्धि पूरी तरह से फ्लैश इकाइयों के उपयोग को छोड़ देगी। यहां तक ​​कि उच्च गुणवत्ता वाली संतृप्त छवि प्राप्त करने के लिए भी चांदनी पर्याप्त होनी चाहिए। शायद सेंसर उन पिंडों की चमक का पता लगाने में सक्षम होगा, जिनके विकिरण पहले उपकरणों द्वारा दर्ज नहीं किए गए थे।

जर्नल "नेचर कम्युनिकेशंस " में शुद्ध मोनोलेयर ग्राफीन फोटोडेटेक्टर से ब्रॉडबैंड पेपर "हाईबैंड फोटोशॉपडेंट" प्रकाशित हुआ है।