“超长”距离实现光到电流的转换新型光电探测器也能模仿光合作用

2022-09-08 09:36:33化工仪器网阅读量：2844      我要评论

导读：为了创建基于极化子的光电探测器，研究人员必须设计允许极化子在有机半导体薄膜中长距离传播的结构。

　　光电探测器是光通信中的关键器件，其原理是由辐射引起被照射材料电导率发生改变，在通信、军事、医疗和安全监测等领域发挥着举足轻重的作用。例如，在可见光或近红外波段主要用于射线测量和探测、工业自动控制、光度计量等；在红外波段主要用于红外热成像、红外遥感等方面。

　　在许多植物中发现的光合复合物由一个大的光吸收区域组成，该区域将分子激发态能量传递到反应中心，在那里能量转化为电荷。极化子将分子激发态与光子结合在一起，赋予它类光和类物质的特性，从而实现远距离能量传输和转换。

　　日前，美国密歇根大学研究人员在《光学》期刊发表论文称，他们使用被称为极化子的独特准粒子开发了一种新型高效光电探测器，其灵感来自植物用来将阳光转化为能量的光合复合物。这种新型光电探测器是首次展示基于极化子的实用光电设备之一。

　　为了创建基于极化子的光电探测器，研究人员必须设计允许极化子在有机半导体薄膜中长距离传播的结构。此外，他们必须将一个简单的有机检测器集成到传播区域中，以产生有效的极化子到电荷的转换。

　　研究人员使用特殊的傅里叶平面显微镜来观察极化子传播，以便分析新设备。分析结果表明，新的光电探测器在将光转换为电流方面比硅光电二极管更有效：它能够从大约0.01平方毫米的区域收集光，并在0.1毫米的“超长”距离内实现光到电流的转换——这个距离比光合复合物的能量传递距离大3个数量级。

　　至今为止所观察的大多数极化子为封闭腔中的静止准粒子，顶部和底部都有高反射镜，而新型高效光电探测器揭示了极化子如何在单个镜子的开放结构中传播，还允许首次测量入射光子转换为极化子的效率。该设备将光能的远程传输与电流的远程转换相结合，甚至有可能大大提高太阳能电池的发电效率。

　　(资料来源：科技日报)

　　原标题：“超长”距离实现光到电流的转换新型光电探测器也能模仿光合作用

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