Быстродействующий нанографитный пленочный фотоприемник Института прикладной механики УрО РАН
Предприятия - предприятия
Проект «Быстродействующий нанографитный пленочный фотоприемник мощного лазерного излучения» (авторы проекта: д.ф.-м.н. Г.М. Михеев, к.ф.-м.н. Р.Г. Зонов, д.ф.-м.н. А.Н. Образцов), Института прикладной механики УрО РАН был удостоен золотой медали на IV специализированной выставке нанотехнологий и наноматериалов NTMEX-2007.
 
Целью проекта, является создание и исследование новых наноуглеродных материалов, проявляющих уникальные оптические и нелинейно-оптические свойства в поле мощного лазерного излучения для разработки оптоэлектронных устройств, в частности, создания принципиально новых типов фотоприемников мощного лазерного излучения широкого спектрального диапазона (инфракрасного, видимого, ультрафиолетового областей) и датчиков пространтсвенного положения объектов, ориентируемых вдоль мощного лазерного излучения.
Исследовать работоспособность нанографитного фотоприемника в экстремальных температурных условиях (как в области низких, так и высоких температур). Так же, безусловный интерес представляет исследование чувствительности фотоприемника в широкой спектральной области.
 
Описание проекта: Установлено, что при облучении нанографитных пленок излучением лазера наносекундной длительности в них возникает импульс электрического напряжения, повторяющий форму лазерного импульса. Основными структурными элементами пленок являются кристаллиты неправильной формы, состоящие из нескольких (примерно от 5 до 50) параллельных хорошо упорядоченных атомных слоев графита. Толщина кристаллитов находится в пределах от 2 до 20 нм, при размерах в других измерениях около 1–3 микрометров. Все кристаллиты имеют преимущественную ориентацию атомных слоев в направлении нормали к поверхности подложки с максимальным отклонением не более +20 градусов(или -20 градусов). Расстояние между отдельными кристаллитами составляет около 0.5-1 мкм.
 
Образующие наноуглеродных пленок - пластинчатые кристаллиты имеют преимущественную ориентацию их базовой кристаллографической плоскости вдоль нормали к поверхности пленки. При этом в других направлениях какая-либо выделенная ориентация нанографитных кристаллитов отсутствует. Указанные пленки были выращены методом плазмохимического осаждения из газовой смеси, состоящей из водорода и метана.

Исследования показали, что в таких нанографитных пленках наблюдается фотоэлектрический отклик. Амплитуда оптоэлектрического сигнала в указанных нанографитных пленках существенно зависит от поляризации излучения, пространственной ориентации нанографитной пленки относительно падающего луча света и линейно возрастает с увеличением мощности пучка лазера. Полученные результаты объяснялись эффектом оптического выпрямления на квадрупольном вкладе нелинейности второго порядка и позволяют создавать быстродействующий широкополосный фотоприемник (рис.2.), работающий в широком спектральном диапазоне.

При испытаниях было установлено, что амплитуда оптоэлектрического сигнала нанографитного фотоприемника описывается зависимостью F(α)sin2αcosβ, где α-угол отклонения лазерного пучка в плоскости падения, причем, α = 0 при нормальном падении, β-угол вращения фотоприемника относительно нормали к светоприемной части, F(α)-слабо меняющаяся от α функция. Т.е. амплитуда выходного сигнала фотоприемника зависит от ориентации его в пространстве относительно пучка лазера.

Нанографитный фотоприемник может быть использован в углоизмерительных приборах, в системах юстировки или системах наведения объектов как оптический гироскоп

Описание продукции:
Фотоприемник состоит из нанографитной пленки 1 (рис.2), осажденной на полированную кремниевую подложку 3 и закрепленной на диэлектрическом держателе 4 с помощью двух электродов 2.