Une équipe commune a développé un photodétecteur cryogénique à micro-ondes capable de détecter 100, Énergie lumineuse 000 fois inférieure par rapport aux photodétecteurs existants. L'importance est que DGIST a développé le premier photodétecteur à micro-ondes au monde utilisant un dispositif au graphène.

Institut des sciences et technologies de Daegu Gyeongbuk (DGIST), Corée du Sud, a annoncé qu'un chercheur principal Jung Min-kyung de la Division de la recherche sur la nano et la convergence énergétique a mis au point un photodétecteur cryogénique à micro-ondes capable de détecter 100, Énergie lumineuse 000 fois inférieure par rapport aux photodétecteurs existants.

Le chercheur principal Jung Min-kyung et une équipe du Département de physique de l'Université de Bazel en Suisse ont mené une recherche conjointe et réalisé une photodétection par micro-ondes dans une jonction p-n de graphène entièrement suspendue et propre.

Cette étude mérite d'être soulignée car le graphène, le matériau à base de carbone monocouche, a montré un grand nombre d'électricité, mécanique, et propriétés thermiques. Avec son potentiel d'application innombrable, Gaphene est appelé matériau de rêve et des recherches sont en cours non seulement dans les sciences fondamentales mais aussi dans le domaine des sciences d'application tels que l'affichage flexible, appareils portables, l'énergie solaire de nouvelle génération, etc.

Le graphène a attiré l'attention en tant que dispositif photonique de nouvelle génération, tel qu'un photodétecteur, car sa structure de bande sans espace permet de générer des paires électron-trou sur un large spectre d'énergie, contrairement aux semi-conducteurs généraux.

Jusque là, les photodétecteurs au graphène n'ont été démontrés que pour les longueurs d'onde optiques, du proche infrarouge à l'ultraviolet. Cependant, La photodétection dans la gamme des micro-ondes n'a pas encore été étudiée car il était impossible de mesurer les micro-ondes sur le détecteur car elle a une énergie beaucoup plus petite que la différence de potentiel de surface causée par le milieu environnant ainsi que les résidus à la surface du graphène créés dans le processus de l'appareil.

Pour augmenter le taux d'absorption d'énergie lumineuse de la région des micro-ondes, le chercheur principal Jeong Min-kyung a séparé le dispositif de jonction p-n de graphène du substrat, fait des formes de pont comme s'il s'agissait de ponts flottant dans l'air et a créé un système électronique propre dans lequel les électrons peuvent se déplacer sur de grandes distances sans résidus ni dispersion.

A travers le processus, l'équipe a confirmé que suffisamment de paires électron-trou sont générées dans la région des micro-ondes en déplaçant le point de Dirac du graphène près de l'énergie de Fermi. Ils ont réussi à réaliser le photodétecteur au graphène dans la région des micro-ondes en mesurant le flux du photocourant dû à la différence de température entre les deux électrodes à mesure que la température de la jonction p-n augmente en raison des paires électron-trou générées dans la jonction p-n du graphène.

Le photodétecteur micro-ondes au graphène développé dans cette étude est supérieur en sensibilité par rapport aux photodétecteurs au graphène existants et devrait améliorer les performances de divers capteurs optiques utilisés dans les téléphones intelligents haute résolution, cellules solaires à haut rendement, etc.

Le chercheur principal de la DGIST, Jeong Min-kyung à la Division de la recherche sur la convergence des nano-énergies, a déclaré :"L'importance de cette étude est que nous avons développé le premier photodétecteur à micro-ondes au monde utilisant un dispositif au graphène. Nous mènerons d'autres recherches pour améliorer les performances des dispositifs portables et des écrans flexibles en développant un nouveau dispositif d'application tel qu'un photodétecteur un seul appareil à base de graphène."

Les résultats de la recherche ont été publiés le 9 novembre. 2016 en Lettres nano , la revue académique internationale publiée par l'American Chemical Society (ACS).