世界不思議

光子探測效率突破100%


理論認為光子探測器效率的最大極限值是100%。最近一組科學家發明了一種黑矽光電探測器,效率達到130%。

芬蘭阿爾托大學(Aalto University)電子物理研究組的負責人薩文(Hele Savin)說:「當我們看到結果,我們不敢相信我們的眼睛。我們立即想用獨立的測量方法驗證這項結果。」

德國的國家計量機構聯邦物理技術研究院(PTB)提供了測量驗證。PTB輻射探測器實驗室負責人沃納(Lutz Werner)說:「看到結果後,我立刻意識到這是一項重要的突破,也正是我們計量師同行所需要的高敏感度。」

設備的量子效率為100%意味著一個光子向外部電路產生一個電子。130%的效能意味著一個光子可以產生約1.3個電子。

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研究人員發現,他們在內部使用的矽納米結構在高能光子的激發下,將產生電流的放大作用。由於光電過程的損失將減少收集的電子,因此這種現象以前在實際設備中無法實現。

薩文說:「我們能夠收集所有放大的電流,因為我們的納米結構設備不存在重組和折射的損耗。」

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在實際應用中,這種具有破紀錄效能的技術意味著,任何光感設備的效能都會得到顯著提升。日常生活的方方面面都有光感設備,比如汽車、手機、智能手錶和醫療設備等。

「現在很多人對我們的感應器感興趣,特別是生物科技和工業流程監控方面。」阿爾托大學附屬公司Elfys的總經理容頓(Mikko Juntunen)說,這種破紀錄的感應器已經進入商業用途。

《物理評論快報》(Physical Review Letters)已接受了這項技術論文。

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