Qısa dalğalı infraqırmızıda (SWIR) yerləşən tezlik rejimi çox unikal xüsusiyyətlərə malikdir ki, bu da onu bir neçə tətbiq üçün ideal edir, məsələn, atmosfer səpələnməsindən daha az təsirlənir və “göz üçün təhlükəsizdir”. Bunlara lazerlərdən istifadə edərək diapazonların və məsafələrin müəyyən edilməsi metodu, kosmosun lokalizasiyası və xəritələşdirilməsi, müşahidə və avtomobil təhlükəsizliyi üçün əlverişsiz hava görüntüləri, ətraf mühitin monitorinqi və bir çox başqa üsullar olan İşıq Təsbiti və Aralığı (LIDAR) daxildir.

Bununla belə, SWIR işığı hazırda elmi cihazlar və hərbi istifadə kimi niş sahələrlə məhdudlaşır, çünki SWIR fotodetektorları bahalı və istehsalı çətin olan materiallara əsaslanır. Son bir neçə ildə kolloid kvant nöqtələri – məhlulla işlənmiş yarımkeçirici nanokristallar əsas istehlak elektronikası üçün alternativ olaraq ortaya çıxdı.

_{Zəhərli ağır metallar (qurğuşun və ya civə kimi) adətən istifadə olunsa da, kvant nöqtələri gümüş tellurid (Ag 2} Te) kimi ekoloji cəhətdən təmiz materiallardan da hazırlana bilər . Əslində, gümüş tellurid kolloid kvant nöqtələri zəhərli həmkarları ilə müqayisə edilə bilən cihazın performansını göstərir. Lakin onlar hələ körpəlik mərhələsindədirlər və praktik tətbiqlərdə istifadə edilməzdən əvvəl bir neçə problem həll edilməlidir.

İndi ICFO-nun tədqiqatçıları Dr. Yongjie Wang, Hao Wu, Dr. Carmelita Rodà, Dr. Lucheng Peng, Dr. Nima Taghipour və Miguel Dosil, ICREA Prof. Gerasimos Konstantatosun rəhbərlik etdiyi gümüş tellurid kolloid kvant nöqtələrini həll edən yeni bir üsul nümayiş etdirdi. Komanda həmçinin qeyri-toksik materiallardan hazırlanmış koloidal kvant nöqtələrindən istifadə edərək ilk sübutu olan SWIR LIDAR-ı işləyib hazırladı və 10 metrdən çox məsafələri desimetr ayırdetmə qabiliyyəti ilə uğurla ölçdü.

Advanced Materials jurnalında dərc olunan tədqiqat istehlakçı və avtomobil bazarları üçün praktik, qənaətcil və ekoloji cəhətdən təmiz LIDAR sistemlərinə doğru atılmış əsas addımdır.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1743744202&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-04-infrared-heavy-metal-free-quantum.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM0LjAuNjk5OC4xNzgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMzQuMC42OTk4LjE3OCJdLFsiTm90OkEtQnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNC4wLjY5OTguMTc4Il1dLDBd&dt=1743744202702&bpp=1&bdt=58&idt=54&shv=r20250403&mjsv=m202504010101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1743744168%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1743744168%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1743744168%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=3797226840015&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=1941&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95355973%2C95355975%2C42531706%2C95354563%2C95344791%2C95357483%2C31090357%2C95356787%2C95356928%2C95340252%2C95340254&oid=2&pvsid=2179638089896370&tmod=101211623&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=58

SWIR fotodetection üçün qeyri-toksik kolloid kvant nöqtələrində çətinliklərin aradan qaldırılması

Gümüş tellurid kolloid kvant nöqtələri ənənəvi olaraq üç problemlə üzləşmişdir: yüksək qaranlıq cərəyan, məhdud xətti dinamik diapazon və cavab sürəti.

Qaranlıq cərəyan, işıq olmadıqda belə, fotodetektordan keçən kiçik elektrik cərəyanıdır. Yüksək qaranlıq cərəyan səs-küyü artırır, zəif siqnallara həssaslığı məhdudlaşdırır.

LIDAR tətbiqləri üçün bu, son nəticədə uzaq obyektləri aşkar etmək qabiliyyətini məhdudlaşdırır, çünki daha böyük məsafələr və ya atmosfer müdaxiləsi siqnalın daha çox zəifləməsinə səbəb olur. Xətti dinamik diapazon minimum və maksimum aşkar edilə bilən işıq intensivliyi arasındakı diapazona aiddir. Diapazon nə qədər geniş olsa, SWIR detektoru hiss edə və vizuallaşdıra bilən səhnənin kontrastı bir o qədər yüksək olar.

Nəhayət, fotodetektorun reaksiya sürəti onun hadisə işığının intensivliyindəki dəyişikliklərə nə qədər tez reaksiya verə biləcəyini ölçür. Sürətli cavab dəqiq məsafənin ölçülməsini və optik telekommunikasiyanı asanlaşdırır.

ICFO tədqiqatçıları yalnız bir il əvvəl Nature Photonics- də özləri tərəfindən bildirilən əvvəlki rekordla müqayisədə hər üç xüsusiyyəti kəskin şəkildə yaxşılaşdırdılar . Xüsusilə, onlar 500nA/sm ^2- dən az qaranlıq cərəyan sıxlığına , 1400 nanometrdə 30% xarici kvant səmərəliliyinə, 150dB-dən çox LDR-ə və 25 nanosaniyə kimi tez bir vaxt reaksiyasına nail olublar.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

Bu uğurlu nəticələr onları ilk dəfə olaraq Təhlükəli Maddələrin Məhdudlaşdırılması direktivinə uyğun materiallardan hazırlanmış koloidal kvant nöqtələrindən istifadə edərək, konsepsiya sübutu olan SWIR LIDAR yaratmağa təşviq etdi . Cihaz, LIDAR tətbiqləri üçün gümüş tellurid kolloid kvant nöqtələrinin perspektivli potensialını nümayiş etdirərək, desimetr ayırdetmə qabiliyyəti ilə 10 metrdən çox məsafələri ölçdü.

“Layihənin əvvəlində biz son cihazın performansında belə əhəmiyyətli bir sıçrayış gözləmirdik” deyə məqalənin ilk həmmüəllifi Dr. Yongjie Wang xatırlayır. Komanda, səmərəliliyi azaltmağa meylli olan səth qüsurlarını aradan qaldırmaq üçün kvant nöqtələrinin sintezini optimallaşdırmaqla başladı. Ancaq bu strategiya tək başına kifayət etmədi.

“Başlanğıcda cihazın performansı o qədər də qənaətbəxş deyildi. Kvant nöqtəli nazik filmimizə gümüş nitratdan sonrakı emal tətbiq edənə qədər böyük təkmilləşdirmələr gördük və bu optimallaşdırma yanaşmasının perspektivli olduğunu göstərirdi”, – tədqiqatçı əlavə edir.

Təklif olunan mühəndislik strategiyası kolloid kvant nöqtələrinin iqtisadi səmərəliliyi və istehsal üstünlüklərindən istifadə etməklə SWIR optoelektronik cihazlarının inkişafını inkişaf etdirir , eyni zamanda onların ekoloji cəhətdən təmiz alternativ kimi fəaliyyətini əhəmiyyətli dərəcədə artırır. Gələcək tədqiqatlar real temperatur və rütubət şəraitində daha sürətli cavab müddəti, daha yüksək kvant səmərəliliyi və daha etibarlı əməliyyat əldə etməyə yönəldiləcək.

Bu irəliləyişlər, o cümlədən hazırkı araşdırma, bizi son məqsədə bir addım daha yaxınlaşdıracaq: istehlakçı elektronikasında SWIR işığının geniş şəkildə tətbiqi.

Daha çox məlumat: Yongjie Wang və başqaları, Gümüş Tellurid Kvant Nöqtələrindən istifadə edərək Qısa Dalğalı İnfraqırmızı İşığın Aşkarlanması və Dəyişdirilməsi, Qabaqcıl Materiallar (2025). DOI: 10.1002/adma.202500977

Jurnal məlumatı: Nature Photonics , Advanced Materials  

ICFO tərəfindən təmin edilmişdir