Đại học Eindhoven Công nghệ đã tạo ra một photodiode có độ nhiễu thấp như vậy (<10-6mA/cm2 dòng điện tối) và dải động rộng (<150dB), nó có thể phát hiện nhịp tim một cách quang học ở khoảng cách 1.3m.
Nhà nghiên cứu Riccardo Ollearo của TU Eindhoven đang đo nhịp tim ở ngón tay từ xa bằng đi-ốt quang màng mỏng
Thông qua hiệu ứng nhân ảnh bất ngờ, nó có thể đạt được hiệu suất quang điện tử trên 200% ở bước sóng 850nm.
“Tôi biết, điều này nghe có vẻ khó tin,” giáo sư René Janssen, nhà nghiên cứu dự án cho biết, “nhưng, chúng ta không nói về hiệu quả năng lượng thông thường ở đây. Điều quan trọng trong thế giới của đi-ốt quang là hiệu suất lượng tử, số lượng photon mà đi-ốt chuyển đổi thành electron.”
Đây không phải là một photodiode silicon, mà là một cấu trúc song song màng mỏng với lớp hoạt tính quang perovskite đối diện với ánh sáng tới, và sự pha trộn của chất bán dẫn cho và chất nhận hữu cơ (một dị thể số lượng lớn) đằng sau nó.
Cấu trúc này được thiết kế để có khả năng tự lọc quang học, với bước sóng hấp thụ đi-ốt phía trước ngắn hơn ~650nm, ngăn chặn mọi thứ trừ hồng ngoại gần chạm tới dị vòng dải hẹp phía sau.
Để ngăn tế bào perovskite phía trước đóng góp vào dòng quang, giữa hai lớp nhạy cảm với ảnh là lớp hoạt động điện không hoạt động quang học (được làm từ 'PFN-Br') chặn có chọn lọc các electron được tạo ra trong màng perovskite khi đi qua các lỗ từ dị thể khối hữu cơ dải hẹp – làm cho tế bào chỉ nhạy cảm với các bước sóng dài hơn.
Nhìn chung, cấu trúc có hiệu suất lượng tử bên ngoài (EQE) đạt cực đại 70% ở 850nm (toàn bộ chiều rộng ở mức tối đa một nửa <100 nm).
Tuy nhiên, EQE, đối với tia hồng ngoại gần, tăng vọt lên 220% nếu tế bào cũng được chiếu sáng bằng ánh sáng xanh lục (60mW/cm2 ở bước sóng 540nm).
Mặc dù cơ chế cho mức tăng này chưa được chứng minh, nhưng nhóm nghiên cứu cho rằng đó là do sự chiếu sáng màu lục khiến các electron tập trung lại trong màng perovskite, sau đó màng này được kiểm soát qua hàng rào PFN-Br khi các lỗ gần hồng ngoại được tạo ra trên màng perovskite. mặt tiếp giáp số lượng lớn hữu cơ tạm thời hạ thấp năng lượng của rào cản.
“Nói cách khác, mọi photon hồng ngoại đi qua và được chuyển đổi thành một electron, sẽ kết bạn với một electron bổ sung, dẫn đến hiệu suất từ 200% trở lên,” Ollearo cho biết (ảnh trên).
Đại học Công nghệ Eindhoven đã làm việc với tổ chức nghiên cứu TNO của Hà Lan tại Trung tâm Holst.
Phát hiện của họ được công bố là "Giám sát sức sống từ xa bằng cách sử dụng 2 đi-ốt quang cận hồng ngoại XNUMX dải hẹp giống như màng mỏng song song với khả năng phản hồi được tăng cường ánh sáng" trong Science Advances.
Bài báo được viết rõ ràng này có thể được đọc mà không phải trả tiền và bao gồm các mô tả mở rộng về thiết bị và các thí nghiệm y tế không xâm phạm.