В России создали болометр на основе графена

Физики МГУ совместно с коллегами из ФИАН создали прототип болометра — устройства для регистрации внешнего излучения, широко применяемого в военной и гражданской технике – на основе графена. Соответствующая статья опубликована в ACS Applied Materials & Interfaces.  

Болометр — устройство для измерения потока энергии внешнего электромагнитного излучения. Работает он за счёт того, что в болометрической пластинке при нагреве изменяется электрическое сопротивление, которое легко точно измерить. Причём чувствительность отдельных типов болометров крайне высока и позволяет днём и ночью регистрировать ИК-излучение от объектов, удалённых на километры.

Авторы новой работы использовали восстановленный оксид графена для создания углеродных структур в составе болометров. Они применяли суспензию оксида графена, полученную с помощью окисления обычного графита. Эту суспензию наносили на подложку. Затем её подвергали лазерной обработке. Такой "обстрел" привёл к частичному восстановлению оксида графена до чистого графена. Из-за этого морфология, а также оптические и термические свойства плёнки изменились.

Помимо исследования оптических и термических свойств графеновой плёнки, в работе продемонстрировали прототип болометра, который работает при комнатной температуре без дополнительного охлаждения. На практике подобные устройства могут быть куда удобнее тех, что требуют охлаждения жидкими газами. Создание и исследование новых материалов для болометрических сенсоров имеет важное научное и практическое значение. Такие материалы должны обладать не просто высоким эффективным поглощением в широком спектральном диапазоне, но и стабильностью в работе. Их электропроводность должна сильно варьироваться при изменении температуры, чтобы точность устройств не падала. 

Достижение российских учёных важно, так как качественные болометры получить очень трудно. Часто матрицы на их основе требуют дорогостоящего охлаждения жидкими газами (например, аргоном). Сейчас наиболее продвинутая в технология изготовления болометров страна — США. При этом Штаты категорически отказываются экспортировать лучшие образцы. Микроболометрические матрицы используются в армейских приборах ночного видения и ночных прицелах. Отставание в этой области в 2012 году вынудило Россию пойти на заимствование французской технологии производства матриц, хотя та и несколько уступает американской.

Особо отмечается, что разработанная методика получения графеновых болометров достаточно дешёвая и совместимая с традиционными полупроводниковыми технологиями. При этом она позволяет создавать покрытия с нужными свойствами на больших площадях и практически на любых подстилающих поверхностях.