Ученые Передовой инженерной школы СВЧ-электроники РТУ МИРЭА запатентовали датчик ультрафиолетового излучения на основе алмаза. Заявлено увеличение чувствительности и улучшение по быстродействию — до одной наносекунды, что на порядок быстрее аналогов.
Ультрафиолетовые датчики жизненно необходимы в медицине (аппараты для ПЦР-анализов, УФ-стерилизаторы), экологии (мониторинг озонового слоя), оборонной сфере (обнаружение пожаров) и даже в космосе. Фотоприемники на основе алмаза обладают чувствительностью к некоторым искусственным источникам УФ излучения, не реагируя на излучение Солнца в земной атмосфере (прошедшее через озоновый слой). Это позволяет с помощью алмазных УФ детекторов без помех определять вспышки пламени и коронных разрядов при мониторинге ЧС. Но у существующих аналогов фотосигнал недостаточно стабильный, либо слишком инерционный. Разработка РТУ МИРЭА решает обе проблемы: она мгновенно реагирует на опасное излучение и снижает ложные срабатывания.
Секрет — в идеально чистом алмазном слое толщиной 1–3 микрона. Его создают с помощью специальной обработки: алмазную пластину нагревают в водороде с добавлением металлов (железо, никель или платина). Это удаляет дефекты, которые раньше «глушили» сигнал. Когда УФ-свет попадает на такой алмаз, устройство фиксирует малейшие изменения заряда в «ловушках» (в так называемых потенциальных ямах) под металлическими контактами и преобразует их в электрический сигнал.
«При создании и механической обработке материалов для УФ детекторов — алмазных пластин — образуется нарушенный слой — область с повышенным содержанием дефектов, влияющих на качестве создаваемых изделий. Традиционные методы не позволяют этот слой удалить качественным образом, но наша технология решает данную проблему», — объясняет автор патента, заведующий лабораторией «Алмазная СВЧ-электроника» РТУ МИРЭА, Андрей Алтухов.
Разработка актуальна для внедрений при создании таких устройств и комплексов, как медицинские сканеры, системы безопасности АЭС и даже спутники для мониторинга солнечной активности.