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黑硅光电探测器突破了100％的效率极限，震惊了科学家

时间：2022-05-16 08:25:06 来源：

紫外线触发纳米结构中的电子增殖。

效率如此之高，以至于起初研究人员很难相信这一结果。现在，阿尔托大学的附属公司ElFys Inc.已经为多个行业提供了记录检测器。

阿尔托大学的研究人员已经开发出一种黑硅光电探测器，其效率已达到130％以上。因此，单个光伏器件首次超过了UV时100％的外部量子效率极限。这一结果为提高效率超出了著名的肖克利-奎塞尔（Shockley-Queisser）限制开辟了新途径。

“当我们看到结果时，我们几乎不相信自己的眼睛。我们马上就想通过独立的测量来验证结果。”阿尔托大学电子物理研究小组负责人Hele Savin教授说。

独立测量是由德国国家计量学会物理物理技术研究所（PTB）进行的，众所周知，该机构可提供欧洲最准确，最可靠的测量服务。

PTB探测器辐射度实验室负责人Lutz Werner博士评论说：“看到结果后，我立即意识到这是一个重大突破-同时，对于梦想更高灵敏度的计量学家而言，这是值得欢迎的一步。”

突破背后的秘密：独特的纳米结构

当一个入射光子向外部电路产生一个电子时，设备的外部量子效率为100％。130％的效率意味着一个入射光子产生大约1.3个电子。

研究人员发现，异常高的外部量子效率的根源在于硅纳米结构内部的电荷载流子倍增过程，该过程是由高能光子触发的。由于电和光损耗的存在减少了所收集电子的数量，因此在实际设备中尚未较早地观察到该现象。

Savin教授解释说：“我们可以收集所有倍增的电荷载流子，而无需单独的外部偏置，因为我们的纳米结构器件没有重组和反射损失。”

实际上，记录效率意味着可以大大提高利用光检测的任何设备的性能。光检测已广泛应用于我们的日常生活中，例如在汽车，移动电话，智能手表和医疗设备中。

“我们的探测器目前正在吸引很多注意力，特别是在生物技术和工业过程监控方面，”阿尔托大学分公司Elfys Inc.的首席执行官Mikko Juntunen博士说。他们已经在制造用于商业用途的唱片探测器。

导致创纪录效率的结果已在《物理评论快报》上发表，标题为“黑硅紫外光电二极管达到130％以上的外部量子效率”。

参考：M. Garin，J. Heinonen，L.Werner，T.P.“黑硅紫外线光电二极管实现了130％以上的外部量子效率”。 Pasanen，V.Vähänissi，A.Haarahiltunen，M.A.Juntunen和H.Savin，2020年9月8日，《物理评论快报》。
10.1103 / PhysRevLett.125.117702

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