NU ассистент профессорі Виктор Брус басқаратын физиктер тобы Назарбаев Университетінің грантымен 2022 жылдың қаңтарында басталған ғылыми жоба аясында өнімділігі жоғары және радиацияға төзімді жаңа UV-vis-NIR гетероидты фотодиодын жасады.
Әдетте, бірегей қасиеттері бар әртүрлі жартылай өткізгіш материалдарды біріктіру процесі гетероидты диодтардың анықтау қабілеті мен жауап беру уақытының төмендеуіне әкеледі. Алайда, NU ғалымдары бар өнімділік қасиеттерін сақтай отырып және тіпті жақсарта отырып, гетероидты фотодиодқа қосымша мүмкіндіктерді қоса алды.
Үлгі титан нитриді (TiN) қабатынан және мырыш кадмий теллуридінің (CdZnTe) қатты ерітіндісінен тұрады. Бұл комбинация ғарыштық немесе радиоактивті ластанған аумақтар сияқты төтенше орталарда иондаушы сәулеленудің зиянды әсерлері астында ұзақ және сенімді жұмыс істеуге мүмкіндік береді.
«Біздің басты үлесіміз жаңа гетероидты фотодиодтардағы сәулеленуге төзімділігімен танымал оптоэлектрондық материалдардың комбинациясында жатыр. Алынған үлгі титан нитридінің мөлдір жұқа қабатынан және кадмий-мырыш теллуридінің қатты белсенді қабатынан тұрады. Бұл комбинация, ең алдымен, фотодиодтың өте жоғары өнімділігіне қол жеткізуге мүмкіндік берді. Атап айтқанда, олар жауап беру уақыты мен детектілеу мүмкіндігі бойынша басқа күрделі жартылай өткізгіш аналогтарынан асып түседі. Бірақ, ең бастысы, біз кремний негізіндегі аналогтармен салыстырғанда магнитуданың үш ретіне немесе 1000 есе жоғары радиациялық тұрақтылыққа қол жеткіздік», — деді NU ассистент профессорі Виктор Брус.
Ұсынылған гетероидты фотодиодтардың қосымша қасиеті олардың сәулеленуге төзімділігінің жоғарылауы болып табылады. Бұл қосымша қасиеті NU-да жұмыс істейтін INURA импульстік жоғары токты ионды үдеткіштің көмегімен тәжірибе жүзінде тексерілген. Акселератор 2019 жылы ҚР Білім және ғылым министрлігінің қолдауымен NU және Лоуренс Беркли ұлттық зертханасында бес жылдық ғылыми-технологиялық бағдарлама аясында іске қосылды. Импульстік иондық үдеткіш өте қысқа ұзақтығы және жоғары қуатты иондық сәулені жасайды.
«INURA үдеткішінде біз әртүрлі қолданбаларға арналған материалдарды өзгерту үшін эксперименттер жүргіземіз. Профессор Виктор Брус тобымен жұмысымыздың бір бөлігі ретінде біз ғарыштағы жағдайға ұқсас жағдайлар жасау үшін үдеткішті өзгерттік. Нәтижесінде жаңа әзірленген фотодиодтар сәтті сынақтан өтті. Осылайша, қазір біздің үдеткішімізде материалдардың радиацияға төзімділігін тексеру мүмкіндігі бар. Мен үдеткіштің маңызды ерекшелігі бар екенін атап өткім келеді: оның жалпы қуат тұтынуы шамамен 10 киловатт құрайды, бірақ наносекундтық сәуленің импульстік қуаты шаршы сантиметрге 100 мегаватттан асады», — дейді NU постдокторанты Марат Қайқанов.
Зерттеу нәтижелерімен мақала беделді халықаралық Advanced Optical Materials журналында жарияланып, журналдың мұқабасына орналастырылды.
Ғалымдар жаңа жартылай өткізгіш материалдар мен құрылымдардың әртүрлі түрлерін пайдалана отырып, келесі ұрпақтың радиацияға төзімді оптоэлектронды және фотоэлектрлік құрылғыларын жасау үшін гетероидациялық фотодиод тұжырымдамасын жетілдіру жұмысын жалғастырады.
