Фотодетекторы — миниатюрные устройства, которые улавливают даже самые слабые вспышки света и переводят их в электрический сигнал. Именно на их основе работают камеры телескопов, системы ночного видения, медицинские анализаторы и космические датчики. Но чем тоньше материал, тем труднее предсказать, как он поведет себя под действием света.
Исследователи из РТУ МИРЭА нашли способ заглянуть внутрь таких наноприборов еще до того, как они попадут в лабораторию. Ученые создали компьютерную модель фотодетекторов на основе двумерных материалов, например, дисульфида молибдена (MoS₂). Толщина этого соединения всего несколько атомов, но чувствительность к свету сравнима с кремнием.
Новая модель работает как цифровой двойник реального устройства. Она точно рассчитывает, как электроны движутся в материале под действием света, учитывает мельчайшие дефекты, неидеальность материала и геометрические особенности. Это позволяет предсказать характеристики будущего фотодетектора без дорогостоящих и длительных экспериментов.
Расчеты показали, что увеличение толщины слоя MoS₂ с 4 до 40 нанометров (в 10 раз) привело к росту фототока почти в тысячу раз. Полученные данные совпали с экспериментальными, что подтвердило высокую точность модели.
Главное преимущество разработки — возможность оптимизировать параметры прибора еще на стадии проектирования. Инженеры могут заранее подобрать идеальную толщину материала, тип электродов и форму контактов, чтобы добиться максимальной чувствительности и стабильности. Это помогает решить одну из главных проблем наноприборов — непредсказуемость их характеристик.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что российские химики подобрали альтернативное сырье для синтеза «зеленых» коллоидных квантовых точек, состоящих из нанокристаллов из меди, индия и серы.
