Исследователи из РТУ МИРЭА разработали компьютерную модель, которая поможет создавать фотодетекторы на основе двумерных материалов. Такие устройства могут найти применение в медицинской диагностике, системах безопасности и космических технологиях.
Фотодетекторы, построенные на дисульфиде молибдена (MoS₂) и других двумерных материалах, обладают уникальной светочувствительностью при толщине всего в несколько атомов. Однако оптимизация их характеристик требует глубокого понимания процессов, происходящих в материале. Созданная модель позволяет прогнозировать работу будущих устройств, объединяя расчеты поглощения света и движения электронов.
Наша модель работает как цифровой двойник реального устройства — она позволяет просчитать поведение электронов в ультратонких материалах под действием света, учитывая структурные дефекты, геометрические особенности и неидеальности материала, которые могут влиять на работу устройства. Это позволяет предсказывать поведение фотодетекторов с высокой точностью без необходимости проведения дорогостоящих экспериментальных исследований для каждого нового устройства.
- Сергей Лавров, старший научный сотрудник кафедры наноэлектроники РТУ МИРЭА
Ключевой особенностью разработки стало трехмерное моделирование всей структуры фототранзистора, включая электроды и интерфейсы. В качестве тестового материала ученые использовали дисульфид молибдена. Расчеты показали: увеличение его толщины в 10 раз (с 4 до 40 нанометров) приводит к росту фототока более чем в тысячу раз. Эти данные совпадают с результатами экспериментов, что подтверждает надежность модели.
Разработка решает одну из ключевых проблем наноприборов — нестабильность характеристик, обусловленную изменениями структуры материала. Публикация в журнале Modelling уже привлекла внимание международного научного сообщества. По мнению исследователей, созданная модель станет основой для проектирования сверхчувствительных датчиков будущего.
Источник: Минобрнауки РФ
Фото: РТУ МИРЭА
