Мировые достижения в сфере создания фотосенсорных устройств на основе коллоидных квантовых точек проанализировали российские ученые. Они подготовили обзорную статью, в которой детально рассмотрели существующие направления исследований и разработок в этой области.
В работе обобщили результаты всех оригинальных исследований по созданию нового типа фотоприемников на видимый и инфракрасный диапазон на основе коллоидных квантовых точек, опубликованные на сегодняшний день в нашей стране и за рубежом. В частности, специалисты рассмотрели варианты составов химических соединений, необходимых для их получения, проанализировали архитектуры фоточувствительных элементов и матриц, описали способы их изготовления и особенности процессов, которые в них протекают на микроуровне.
Всего в ходе научной работы были детально проанализированы несколько сотен публикаций. В исследовании приняли участие специалисты из МФТИ, ФИЦ проблем химической физики и медицинской химии РАН и НПО «Орион». Статья опубликована в журнале «Успехи химии» — наиболее цитируемом отечественном научном издании и одном из ведущих журналов в мире, посвященных актуальным вопросам химии и смежных наук.
«Работы, посвященные системному анализу результатов и достижений, сделанных в той или иной дисциплине, позволяют детально рассмотреть современное состояние научного направления, выявить тенденции развития и определить возможные направления будущих прорывов. В этом стратегическая задача нашего исследования», — рассказал один из соавторов публикации, руководитель лаборатории квантовой фотосенсорики МФТИ Виктор Попов.
Он отметил, что выход статьи на русском языке имеет принципиальное значение, поскольку делает результаты исследования по передовому направлению фотосенсорики более доступными отечественным специалистам и позволяет на интуитивно понятном уровне воспринимать материал, а в дальнейшем и формировать новые идеи и задачи, а также закреплять русскоязычную терминологию, развивая традицию российской научной мысли. Англоязычная версия обзора опубликована в переводной версии журнала Russian Chemical Reviews.
Коллоидные квантовые точки (ККТ) — это наноразмерные (от 2 до 50 нм) полупроводниковые кристаллы из нескольких тысяч или десятков тысяч атомов, чаще всего покрытые слоем органических молекул в роли стабилизирующей оболочки. Несмотря на относительно крупные размеры, такие структуры проявляют свойства, аналогичные свойствам частиц на квантовом уровне.
Например, уменьшая или увеличивая размеры кристаллов, можно регулировать диапазон длин волн поглощаемого излучения. Благодаря этому технологии на основе коллоидных квантовых точек позволяют получать материалы с управляемыми электрическими и оптическими свойствами. Это, в свою очередь, открывает значительные возможности для электронной компонентной базы нового поколения.
«Изготовление коллоидных квантовых точек и устройств на их основе обходится дешевле и проще, чем для других полупроводниковых материалов с аналогичными свойствами. Поэтому, в частности, фотосенсорика на их основе стала одной из наиболее динамично развивающихся сфер фотоэлектроники инфракрасного диапазона», — объяснил Виктор Попов.
По его словам, использование коллоидных квантовых точек упрощает изготовление инфракрасных матриц, снижает ограничения на шаг фоточувствительных элементов вплоть до дифракционного предела и существенно уменьшает затраты на производство.
Это, в свою очередь, делает привлекательным внедрение таких технологий в изготовление продукции массового потребления. В частности, они могут быть востребованы в производстве инфракрасных фото- и видеокамер большого разрешения для мобильных устройств, систем ориентации беспилотного транспорта, автоматизированных систем сортировки мусора по его химическому составу, а также в составе комплексов для космических наблюдений и дистанционного зондирования земли.
Авторы рассчитывают, что выполненный обзор поможет широкому кругу ученых и инженеров найти новые эффективные решения для своих разработок, а также будет содействовать более активному развитию передового направления фотосенсорики в нашей стране.
2
