Aalto-yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uudenlaisen, aiempia selvästi herkemmän infrapunafotodiodin.

Uusi diodi on muihin germaniumkomponentteihin verrattuna 35 prosenttia herkempi tärkeimmällä 1,55 mikrometrin tietoliikenneaallonpituudella.

Lähes kaiken pinnalleen osuvan infrapunavalon hyödyntävä fotodiodi saatiin aikaan professori Hele Savinin tutkimusryhmässä.

Tutkimuksen tulokset julkaisi Nature-lehti.

Kahdeksan vuoden urakka

Ryhmän perusidea oli valmistaa fotodiodit perinteisen indiumgalliumarsenidi- eli InGaAs-puolijohteen sijaan germaniumista.

Germaniumfotodiodit ovat edullisia ja lisäksi täysin yhteensopivia nykyisessä elektroniikassa käytettävien puolijohteiden valmistusprosessin kanssa.

Tähän asti niiden suorituskykyä infrapunavalon havaitsemisessa on kuitenkin pidetty heikkona.

”Meillä meni lopulta kahdeksan vuotta ideasta toimivuuden todistamiseen käytännössä”, Savin kertoo tiedotteessa.

Päihittävät myös kaupalliset InGaAs-fotodiodit

Huippusuorituskyvyn saavuttaminen vaati useiden menetelmien yhdistämistä.

”Optiset häviöt poistettiin käyttämällä pintananorakenteita, sähköiset häviöt taas minimoitiin kahdella eri tavalla”, kuvailee väitöskirjatutkija Hanchen Liu.

Ryhmän kokeet osoittivat, että uusi fotodiodi ylittää myös kaupallisten InGaAs-fotodiodien herkkyyden.

Teknologia havaitsee infrapunafotonit erittäin tehokkaasti ja toimii hyvin laajalla aallonpituusalueella. Lisäksi diodit on helppo valmistaa nykyisillä tuotantolaitteilla.

”Ajoitus ei voisi olla parempi”

Infrapunavalon havaitseminen on olennaista monissa laitteissa kaukosäätimistä ja automaattitarkennusjärjestelmistä virtuaalilaseihin.

Tutkijoiden mukaan uusi teknologia voidaan integroida suoraan esimerkiksi itseohjautuviin autoihin.

”Ajoitus ei voisi olla parempi. Nykypäivänä niin monet alat hyödyntävät infrapunasäteilyä, että kyseinen teknologia on jo osa jokapäiväistä elämäämme”, Hele Savin sanoo.

Päivi Ikonen