Plazmoniniai grafeno ir silicio Šotkio kontakto infraraudonosios spinduliuotės jutikliai

Projekto nr.: 4000121504/17/NL/SC
Projekto tinklapis: https://en.ktu.edu/projects/graphene-silicon-schottky-contact-based-plasmonic-infrared-sensors-plasmograf/

Projekto aprašymas:

Projektas vykdomas laimėjus Europos kosmoso agentūros antrojo kvietimo Lietuvai (Second call for outline proposals under the plan for European cooperating states (PECS) in Lithuania) konkursą.
Šotkio kontakto infraraudonosios srities jutikliai, veikiantys artimosios ir trumposios IR spinduliuotės srityse (1-5 ?m); turi daug taikymų, įskaitant ir kosmoso tyrimų sritį. Šiuose fotojutikliuose sugeriamų fotonų energiją apriboja Šotkio barjero aukštis, todėl galima detektuoti ir fotonus, kurių energija yra mažesnė nei draustinis energijų tarpas. Tad vietoje siaurajuosčių puslaidininkių HgCdTe ar Ge jutiklių gamybai gali būti naudojamas Si. Šiame projekte planuojama suformuoti naujus padidinto efektyvumo silicio Šotkio kontakto IR spinduliuotės jutiklius. Bus sprendžiama efektyvios fotoelektronų emisijos iš metalo į puslaidininkį ir efektyvios IR fotonų sugerties fotoemiteryje suderinimo problema. Čia kaip Šotkio kontakto medžiaga bus naudojamas grafenas. Jame nėra laisvųjų krūvininkų sklaidos problemos, todėl didžioji dalis fotogeneruotų krūvio nešėjų sėkmingai pasiekia potencialo barjerą reikiamu kampu, nėra atspindimi ir patenka į puslaidininkį. Siekiant išvengti su grafeno pernešimo procesu susijusių problemų, bus atliekami tyrimai grafeną tiesiogiai auginant ant Si pagrindo.
Palyginti maža grafeno sugertis (monosluoksnis) artimosios ir trumposios IR spinduliuotės srityse (1-5 ?m) bus kompensuojama kuriant ir formuojant itin plonus plazmoninius nanostruktūrizuotus sugėriklius. Juose šviesos sugertį ir karštųjų fotoelektronų generavimą suaktyvins paviršiaus plazmonų rezonansas. Karštieji plazmoniai elektronai būtų injektuojami į grafeną, o iš jo, kartu su pačiame grafene sužadintais fotoelektronais, emituojami į Si.
Todėl šio darbo tikslas yra naujų artimosios ir trumpabangės infraraudonosios spinduliuotės subtarpinių Šotkio fotojutiklių, veikiančių plazmoninių fotoelektronų emisijos principu, formavimas ir tyrimas.

Projekto finansavimas:

Europos kosmoso agentūros (ESA) Europos bendradarbiaujančių valstybių programa (PECS)

Projekto rezultatai:

Sukurtas, pagamintas ir ištirtas grafeno/Si Šotkio kontakto infraraudonosios spinduliuotės jutiklis.

Projekto įgyvendinimo laikotarpis: 2017-09-04 - 2020-04-30

Projekto koordinatorius: Europos kosmoso agentūra

Projekto partneriai: Kauno technologijos universitetas, Europos kosminių tyrimų ir technologijų centras