Двухдиапазонный инфракрасный сенсор

Международный коллектив ученых, в который вошли ведущие российские исследователи из МИСИС, МПГУ, РКЦ и МИЭМ НИУ ВШЭ, разработали инфракрасный детектор, способный регистрировать излучение одновременно как классический фотоприемник и тепловой сенсор. Такой подход открывает возможности для создания высокоэффективных устройств нового поколения, которые могут анализировать объекты с разной температурой, лучше видеть сквозь оптические помехи и точнее различать материалы и объекты по их тепловому следу.

Инфракрасные детекторы применяются в промышленном контроле, медицине, экологии, системах ночного видения и космической технике. Обычно такие устройства работают по одному из двух принципов: либо фотоэлектрические датчики напрямую преобразуют фотоны в электрический сигнал, либо тепловые сенсоры регистрируют изменение характеристик материалов за счет нагрева под действием излучения.

Для решения этой проблемы ученые разработали инновационный инфракрасный сенсор на основе монокристаллов теллурида свинца, который впервые объединяет в одном устройстве два механизма регистрации излучения — фотоэлектрический и тепловой, тем самым повышая эффективность обнаружения объектов.

Теллурид свинца широко применяется в фотодетекторах средневолнового инфракрасного диапазона благодаря высокой чувствительности к такому излучению. При этом проявление пироэлектрического эффекта на его поверхности ранее считалось невозможным, ведь по законам классической физики это явление можно наблюдать только в материалах без центра симметрии, например титанате бария и танталате лития. При изменении температуры на поверхности таких кристаллов возникает электрический заряд, который можно использовать для регистрации инфракрасного излучения.

Исследователи подтвердили работоспособность экспериментальных образцов в типичном для высокоточных детекторов диапазоне температур: от −233 до −83 °C. Испытания показали высокую чувствительность в фотоэлектрическом режиме, устойчивый тепловой отклик и стабильность характеристик при длительной работе.

Проект реализован при поддержке Российского научного фонда (проект № 23-79-00056) и Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (проект № FSME-2025-0002).