इन्फ्रारेड रोशनी 'देख' सकने वाली सिलिकॉन चिप बनाई स्पेनिश भौतिकविदों ने

शॉर्ट-वेव इन्फ्रारेड (SWIR) रोशनी वह है जो इंसानी आँख देख नहीं पाती, ठीक उससे आगे की सीमा में होती है। इसे पहचानना रात में तस्वीरें लेने, मेडिकल इमेजिंग, पर्यावरण निगरानी और औद्योगिक जांच के लिए उपयोगी है। लेकिन ज़्यादातर SWIR डिटेक्टर महंगी सामग्री पर निर्भर करते हैं। इन्हें आम इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ जोड़ना मुश्किल होता है। ज़्यादातर चिप्स में इस्तेमाल होने वाला सिलिकॉन, अपने चौड़े बैंड गैप की वजह से SWIR रोशनी को बिल्कुल सोख नहीं पाता।

मैड्रिड की कॉम्प्लुटेंस विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने एक ऐसा सिलिकॉन फ़ोटोडायोड बनाया है जो SWIR रोशनी को असरदार ढंग से सोख सकता है और सामान्य चिप निर्माण प्रक्रिया के साथ मेल खाता है। फ़िज़िकल रिव्यू लेटर्स में प्रकाशित यह उपकरण, बड़ी मात्रा में टेल्यूरियम परमाणुओं से डोप किए गए सिलिकॉन पर आधारित है। इस प्रक्रिया को 'हाइपरडोपिंग' कहा जाता है। पेपर के मुख्य लेखक एरिक गार्सिया-हेम्मे ने कहा, 'हमारा मुख्य लक्ष्य SWIR तकनीक को आम लोगों तक पहुंचाना था।' उन्होंने कहा, 'इस स्पेक्ट्रम में सिलिकॉन को देखने लायक़ बनाकर, हम निर्माण लागत को काफ़ी कम कर सकते हैं।'

टेल्यूरियम परमाणु सिलिकॉन के भीतर नए ऊर्जा स्तर बनाते हैं। ये सीढ़ियों की तरह काम करते हुए, कम ऊर्जा वाले SWIR फ़ोटॉन को इलेक्ट्रॉन उत्तेजित कर एक विद्युत संकेत बनाने देते हैं। पहले के हाइपरडोप्ड सिलिकॉन डिटेक्टर केवल बहुत पतली परतों में ही बनाए जा सकते थे। इसलिए वे बहुत कम रोशनी सोख पाते थे। गार्सिया-हेम्मे की टीम ने सिलिकॉन की सतह पर छोटे-छोटे पिरामिड बनाकर और उसके पीछे एक सोने का शीशा लगाकर इसे हल किया। इससे रोशनी पतली परत के भीतर आगे-पीछे परावर्तित होती रहती है, और भीतर ही फंस जाती है।

परीक्षणों में, इस फ़ोटोडायोड ने आने वाली रोशनी का लगभग 85% सोख लिया। 1.27 माइक्रोमीटर तरंगदैर्घ्य पर इसने 2.3% की चरम बाहरी क्वांटम दक्षता हासिल की। यह व्यावसायिक रूप से उपलब्ध सिलिकॉन लाइट डिटेक्टरों से क़रीब 1,000 गुना अधिक है। कमरे के तापमान पर, 1.5 माइक्रोमीटर तरंगदैर्घ्य पर, इसने 4×10¹⁰ जोन्स की विशिष्ट डिटेक्टिविटी हासिल की। शोधकर्ता इसे हाइपरडोप्ड सिलिकॉन के लिए एक रिकॉर्ड मानते हैं।

यह सिलिकॉन पर आधारित होने के कारण, उन्हीं फ़ैक्ट्रियों में बनाया जा सकता है जो कंप्यूटर चिप्स और स्मार्टफ़ोन कैमरे बनाती हैं। यह कमरे के तापमान पर ही असरदार ढंग से काम करता है। ज़्यादातर इन्फ्रारेड डिटेक्टरों को चाहिए होने वाले भारी कूलिंग सिस्टम की इसे ज़रूरत नहीं। गार्सिया-हेम्मे ने कहा, 'यह काम उच्च-स्तरीय वैज्ञानिक उपकरणों और रोज़मर्रा के कंज़्यूमर इलेक्ट्रॉनिक्स के बीच की खाई को पाट सकता है'। उन्होंने यह भी कहा कि भविष्य में इसे स्मार्टफ़ोन, टैबलेट और लैपटॉप में इस्तेमाल किया जा सकता है। इससे रात के समय बेहतर दृश्यता और चेहरा पहचानने की क्षमता बढ़ सकती है।