Grafene, eterostrutture possono essere usate come rivelatori a infrarossi

Gli scienziati del MIPT ed i loro colleghi giapponesi e statunitensi hanno calcolato i parametri dei fotorilevatori costituiti da strati di grafene e una combinazione di fosforo nero e arsenico nero. Questi sensori sono in grado di rilevare radiazioni con energia inferiore allo spazio di banda degli strati costituenti senza grafene. È anche facile modificarli per aumentare la loro sensibilità alla lunghezza d’onda della luce richiesta. Tali sensori potrebbero sostituire i rilevatori di radiazioni a infrarossi lontani e terahertz. I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Optics Express.

Il grafene come rivelatore a infrarossi

I nuovi sensori andranno a beneficio di molte aree della scienza e della tecnologia. La banda a infrarossi lontani è sostanziale sia per le applicazioni domestiche che per la scienza fondamentale. Queste onde sono emesse dalla polvere cosmica, il cui studio rivela l’evoluzione delle galassie. I sensori di luce a infrarossi vengono utilizzati nelle apparecchiature per la visione notturna, nei telecomandi, nei missili di ricerca e nei sensori del battito cardiaco. Le radiazioni Terahertz offrono un’alternativa meno pericolosa agli scanner per bagagli a raggi X.

Gli scienziati così hanno commentato il loro studio approfondito sull’applicabilità del grafene: “Abbiamo calcolato i parametri degli elementi sensibili alla luce per il rilevamento a infrarossi lontani sulla base di un monostrato di grafene. Tali dispositivi possono sostituire quasi tutti i sensori di radiazione a infrarossi lontani e terahertz utilizzati oggi. La ridotta corrente scura e l’elevata fotosensibilità migliorano significativamente il segnale rapporto rumore-rumore anche per radiazioni a bassa intensità. Applicando una tensione accuratamente calibrata, il campo di lavoro dei rivelatori può essere modificato senza influire sulla qualità della ricezione del segnale. Tali sensori potrebbero migliorare le prestazioni dei telescopi a infrarossi. Secondo i calcoli, temperature che i rivelatori produrranno un segnale molto più pulito rispetto ai rilevatori attualmente utilizzati “