Любая оптико-коммуникационная система начинается с фотодетектора — элемента, который улавливает свет и трансформирует его в электрический сигнал. Современная промышленность предлагает фотодетекторы из кремния или арсенида индия-галлия. Их основная проблема — стоимость. Она высокая в том числе из-за сложности производства.
Различные исследовательские группы занимались поиском дешевой альтернативы долгие годы, пишет Science Daily. Так, в качестве замены рассматривались органические полупроводники, но скорость передачи заряда в них оказалась слишком низкой. А скорость — критическая характеристика фотодетектора.
В 2009 году в поле зрения ученых попали перовскиты. Количество работ, посвященных их изучению, постоянно росло. Но в основном их рассматривали в приложении к солнечной энергетике. Позже потенциальный диапазон их применения начал увеличиваться. В 2016 году один из участников текущего исследования, Гао Фэн, получил грант в размере 1,5 млн евро на изучение полупроводниковых свойств перовскитов и создание эффективных диодов из них. Этот проект продвигался достаточно успешно и Гао хотел применить схожие технологии в производстве фотодетекторов, но у него не вышло.
То, что хорошо работало при излучении света с диодами, было максимально нестабильно во время захвата фотонов. Ученые установили, что причина может крыться в использовании перовскитов с содержанием углерода и водорода.
Исследователи подтвердили эту гипотезу и выяснили, что нужно использовать перовскиты без элементов, входящих в органические соединения.
Пленка итогового фотодетектора состоит из цезия, свинца, йода и брома. Получился стабильный детектор, который даже после 2000 часов работы при комнатной температуре не теряет в скорости и эффективности.
Пока неизвестно, когда перспективные фотодетекторы ускорят коммуникацию. Но вряд ли человечество будет страдать от нехватки скорости соединения. Телеком сегодня стоит на пороге внедрения следующего поколения скоростной связи — 5G. Отдельные операторы уже запускают поддержку стандарта в ограниченных масштабах. Но скоро целые страны начнут переходить на него. Например, в Германии сеть развернут уже в 2020 году.
