Sebuah kemajuan penting dilaporkan dalam artikel terbaru dalam jurnal Applied Physics Letters. Ia mendetail penemuan bagaimana fotodeteksi inframerah dapat dilakukan lebih efektif menggunakan bahan tertentu yang disusun dalam pola tertentu dalam struktur berskala atom.
Ia dicapai dengan menggunakan lapisan bahan ultratipis jamak yang hanya beberapa nanometer tipisnya. Kristal terbentuk di tiap lapisan. Struktur lapisan ini kemudian dikombinasikan untuk membentuk apa yang disebut superlatis.
Fotodetektor dibuat dari berbagai Kristal menyerap panjang gelombang berbeda cahaya dan mengubahnya menjadi sinyal listrik. Efisiensi konversi dicapai Kristal ini menentukan sensitivitas fotodetektor dan mutu deteksi yang diberikannya, jelas insinyur listrik Yong-Hang Zhang.
Sifat unik dari superlatis adalah panjang gelombang deteksinya dapat disetel dengan mengubah desain dan komposisi struktur lapisan. Penyusunan yang tepat pada bahan skala nano dalam struktur superlatis membantu meningkatkan sensitivitas detector inframerah, kata Zhang.
Zhang adalah professor di Sekolah Teknik Listrik, Komputer, dan Energi, salah satu Sekolah Teknik ASU. Ia memimpin pekerjaan penelitian teknologi inframerah di Pusat Inovasi Fotonik ASU. Informasi lebih lanjut dapat diperoleh dari website Optoelectronics Group tim ini.
Penelitian tambahan dalam bidang ini didukung oleh dana dari Kantor Penelitian Ilmiah Angkatan Udara dan sebuah program Multidisciplinary University Research Initiative (MURI) yang dibuat oleh Kantor Penelitian Angkatan Darat AS. ASU adalah mitra dalam program yang dipimpin oleh Universitas Illonis di Urbana-Champaign.
Program MURI memungkinkan kelompok Zhang untuk mempercepat karyanya dengan bekerja sama dengan David Smith, seorang professor jurusan Fisika di College of Liberal Arts and Sciences ASU, dan Shane Johnson, peneliti senior di sekolah teknik ASU.
Tim ini menggunakan kombinasi indium arsenide dan indium arsenide antimonida untuk membuat struktur superlatis. Kombinasi ini memungkinkan alat membangkitkan foto electron yang diperlukan untuk memberikan deteksi dan pencitraan sinyal inframerah, kata Elizabeth Steenbergen, mahasiswa doctoral teknik listrik yang melakukan eksperimen pada bahan superlatis bekerjasama dengan Army Research Lab.
“Dalam sebuah fotodetektor, cahaya menciptakan electron. Electron muncul dari fotodetektor sebagai arus listrik. Kita membaca besaran arus ini untuk mengukur intensitas cahaya inframerah,” katanya.
“Dalam rantai ini, kita ingin semua electron dikumpulkan dari detector se-efisien mungkin. Namun kadang electron ini tersesat dalam alat dan tidak pernah terkumpulkan,” kata anggota tim Orkun Cellek, seorang rekanan penelitian pascadoktoral teknik listrik.
Zhang mengatakan kalau tim menggunakan bahan baru untuk mengurangi rugi-rugi optic dari electron yang terangsang, yang meningkatkan usia pembawa electron lebih dari 10 kali dari apa yang sudah dicapai oleh kombinasi bahan lain yang biasa digunakan dalam teknologi ini. Usia pembawa adalah parameter kunci yang membatasi efisiensi detector di masa lalu.
Keuntungan lain adalah fotodetektor inframerah yang dibuat dari bahan superlatis ini tidak membutuhkan banyak pendinginan. Alat demikian didinginkan sebagai cara mengurangi jumlah arus yang tidak diinginkan dalam alat yang dapat mengubur sinyal listrik, kata Zhang.
Kebutuhan untuk pendinginan sedikit mengurangi jumlah daya yang dibutuhkan untuk mengoperasikan fotodetektor, yang akan membuat alat ini lebih handal dan sistemnya lebih efektif biaya.
Para peneliti mengatakan peningkatan masih dapat dilakukan dalam desain pelapisan struktur superlatis dan dalam mengembangkan desain alat yang akan memungkinkan kombinasi bahan baru untuk bekerja lebih efektif lagi.
Kemajuan menjanjikan peningkatan segalanya dari persenjataan berpandu dan system mata-mata canggih hingga system keamanan rumah dan industry, penggunaan deteksi inframerah untuk pencitraan medis dan alat keamanan jalan untuk pengendaraan waktu malam dan saat badai pasir atau kabut tebal.
“Anda akan mampu melihat hal-hal di depan anda di jalan raya lebih baik daripada dengan lampu depan,” kata Cellek.
Sumber berita:
0 komentar:
Posting Komentar