Атмосфера Земли непрозрачна в большей части инфракрасного спектра и имеет лишь узкое "окошко" в диапазоне от 8 до 12 мкм. Именно его используют приборы ночного видения, средства наведения на цели и мониторы состояния окружающей среды. Большинство существующих инфракрасных детекторов используют технологии, основанные на так называемых "квантовых ямках". Однако они имеют, как правило, то ограничение, что не способны воспринимать падающее строго перпендикулярно излучение.

Ученым из университетов Южной Калифорнии и Техаса Анупаму Мадхукару и Джо Кемпбеллу удалось построить ИК-детектор, который работает на совсем других физических принципах. В их устройстве используются само собирающиеся "квантовые точки" - пирамидальные наноструктуры из полупроводников. Каждая точка имеет сердцевину из арсенида индия, окруженную арсенидом галлия и сплавом индия с арсенидом галлия и имеет 20 нм в основании и 4 нм в верхней части. Квантовые точки имеют свойство удерживать электроны подобно атомному ядру, поэтому их еще называют искусственными атомами. Многие их свойства делают их наиболее перспективными для наноэлектроники ближайшего будущего, т.е. для создания лазеров, детекторов, оптических усилителей, транзисторов, туннельных диодов и других устройств.

В частности, оказалось, что построенный Мадхукаром и Кемпбеллом ИК-детектор на квантовых точках, в отличие от альтернативных устройств, способен без проблем улавливать ИК-излучение, падающее на него строго перпендикулярно. Кроме того, при тестировании новый детектор показал чувствительность не худшую, чем у уже существующих устройств на квантовых ямках. Однако она оказалась все же на порядок ниже, чем у детекторов на основе особого материала - теллурида кадмия-ртути. Однако последний требует высокой однородности и при этом имеются проблемы со стабильностью в течение длительного времени.

Ученые полагают, что, поместив массивы точек в особый резонатор, который способен захватывать излучение и заставлять отражаться его вперед и назад от зеркальных стенок, они смогут сделать свой детектор значительно более чувствительным.

Сергей САНЬКО

Сообщение опубликовано в апрельском номере журнала Applied Physics Letters (Volume 84, Issue 17 pp. 3277-3279). Пресс-релиз: usc.edu/dept/engineering/news/ 2004_stories/2004_06_11_quantum.html.