Saules aklā ultravioletā starojuma josla (200–280 nm) ir viens no informatīvi bagātākajiem, bet vēl nepietiekami izmantotajiem spektra apgabaliem. Stratosfēras ozons šajā diapazonā absorbē gandrīz visu dabisko Saules fonu, tādēļ pie zemes uztverts UV-C fotons parasti ir nozīmīgs signāls: koronizlāde, liesma, šāviena uzliesmojums, raķetes izplūdes strūkla vai mērķtiecīga ultravioletā sakaru līnija. Šī vide ar ārkārtīgi zemu fonu padara saules aklo detektēšanu par stratēģisku spēju un vienu no diviem mūsu Centra fotokatodu un sensoru attīstības ceļa spektrālajiem pīlāriem. Pašreizējos pētījumos dominē plata un īpaši plata aizliegtās zonas pusvadītāju platformas. AlGaN fotodetektoru regulējamais aizliegtās zonas platums nodrošina saules aklumu bez ārējiem filtriem, un AlGaN fokālās plaknes matricas ir demonstrējušas saules aklu attēlveidi [1].
AlGaN/AlN/GaN heteropāreju nanovadu detektori ir pētīti arī zemūdens optiskajiem sakariem, apvienojot uzlabotu jutību un reakcijas ātrumu [2]. Ga₂O₃ ir papildinoša īpaši platas aizliegtās zonas platforma saules aklai detektēšanai [3]. Jaunākie piemēri ietver pašbarojošu α-Ga₂O₃/Ta fotoelektroķīmisku detektoru [4] un heteropārejas ierīci, kas atšķir ultravioletā starojuma joslas pēc strāvas relaksācijas atšķirībām [5]. Šīs cietvielu pieejas papildina vakuuma detektēšanas arhitektūras ar fotokatodiem un mikrokanālu platēm.
Photonics International R&D center UV-C programma aptver visu pastiprinātās detektēšanas ķēdi. Mūsu darbs ietver saules aklo fotokatodu spektrālās atbildes kartēšanu 200–280 nm diapazonā, mikrokanālu plašu pastiprinājuma raksturošanu UV radītu fotoelektronu statistikas apstākļos, ārpusjoslas slāpējuma mērīšanu – izšķirošo patiesa saules akluma raksturlielumu un kalibrētu radiometriju pie ārkārtīgi zemām fotonu plūsmām, kas raksturīgas operacionāliem UV-C signāliem. Vakuuma pastiprinātās un cietvielu AlGaN detektēšanas pieejas tiek izvērtētas uz vieniem un tiem pašiem stendiem, nodrošinot Eiropas partneriem salīdzināmu pierādījumu bāzi arhitektūras izvēlei lāzerbrīdināšanas, koronizlādes inspicēšanas, liesmu un apdraudējumu detektēšanas sistēmās.
Atlikušie izaicinājumi skar gan materiālus, gan sistēmu integrāciju. Tie ietver uzticamu p-tipa leģēšanu AlGaN ar augstu alumīnija saturu, UV caurlaidīgu optiku un izturīgus pārklājumus, detektoru novecošanu ultravioletā starojuma ietekmē, kā arī standartizētu UV-C attēlveides etalonu trūkumu. Nākotnē paredzam divjoslu sensoru kompleksus, kuros saules aklais UV-C kanāls nodrošina notikumu detektēšanu ar zemu viltus trauksmju līmeni, bet pastiprināts redzamās un tuvās infrasarkanās joslas kanāls sniedz attēla kontekstu; abas datu plūsmas tiek apvienotas skaitļošanas ceļā. Mūsu validācijas infrastruktūra tiek plānota tā, lai šādus divjoslu prototipus vienā laboratorijā varētu raksturot pilnā ciklā no kalibrēta apgaismojuma un spektrālās slāpēšanas līdz gala attēla kvalitātei un detektēšanas varbūtībai.
ATSAUCES
[1] Cai, Q., You, H., Guo, H., Wang, J., Liu, B., Xie, Z., Chen, D., Lu, H., Zheng, Y., & Zhang, R. (2021). Progress on AlGaN-based solar-blind ultraviolet photodetectors and focal plane arrays. Light: Science & Applications, 10, Article 94. https://doi.org/10.1038/s41377-021-00527-4
[2] Xue, J., Wang, S., Tong, J., Yang, G., Parkhomenko, I., Komarov, F., Liu, Y., Cai, Q., Wang, J., & Zhi, T. (2024). Achieving a high-responsivity and fast-response-speed solar-blind photodetector for underwater optical communication via AlGaN/AlN/GaN heterojunction nanowires. ACS Applied Electronic Materials, 6(6), 4643–4652. https://doi.org/10.1021/acsaelm.4c00636
[3] Wang, L., Xu, S., Yang, J., Huang, H., Huo, Z., & Li, J. (2024). Recent progress in solar-blind photodetectors based on ultrawide bandgap semiconductors. ACS Omega, 9(24), 25429–25447. https://doi.org/10.1021/acsomega.4c02897
[4] Liu, Y., Gao, Q., Wang, X., & Gao, C. (2026). Construction of α-Ga₂O₃/Ta photoanode for self-powered photoelectrochemical solar-blind ultraviolet photodetector. Applied Physics A, 132, Article 163. https://doi.org/10.1007/s00339-026-09364-x
[5] Wang, Y., Fu, R., Han, Y., Li, B., Shen, A., & Liu, Y. (2026). Solar-blind enhanced dual-band ultraviolet photodetector. Small, 22(25), Article e14917. https://doi.org/10.1002/smll.202514917