Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2026, выпуск 3 » Статья стр. 582
<<<>>>
Широкополосный детектор ИК-излучения на основе лазерно-индуцированного графена
Минобразования РФ, ИФМ УрО РАН
Минобразования РФ, УдмФИЦ УрО РАН, 1022040600237-3-1.3.2
Сухоруков Ю.П. 1, Телегин А.В. 1, Зонов Р.Г. 2, Михеев Г.М. 2
1Институт физики металлов им. М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург, Россия
2Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук, Ижевск, Россия
Email: suhorukov@imp.uran.ru, telegin@imp.uran.ru, znv@udman.ru, mikheev@udman.ru
Поступила в редакцию: 25 июля 2025 г.
В окончательной редакции: 1 октября 2025 г.
Принята к печати: 8 октября 2025 г.
Выставление онлайн: 17 февраля 2026 г.
PDF версия
Разработан быстродействующий широкополосный детектор инфракрасного излучения на основе лазерно-индуцированного графена, полученного методом лазерного пиролиза тонкой полиимидной пленки. Спектральная характеристика фотоотклика детектора согласуется со спектром излучения абсолютно черного тела, за исключением особенностей, обусловленных оптической схемой установки. В отличие от стандартных болометров частотная характеристика детектора на основе лазерно-индуцированного графена определена двумя различными физическими механизмами, что приводит к слабому спаду чувствительности на частотах порядка 1-10 kHz и выше. Высокая эффективность поглощения излучения в широком спектральном диапазоне (1 <λ <21 μm) и относительно высокая чувствительность (~ 0.16 %/W) позволили рассматривать данный детектор как перспективную основу для создания технологически простых и недорогих приемников инфракрасного излучения. Ключевые слова: болометрический приемник, ИК-диапазон, лазерный пиролиз, полиимидная пленка, модуляция излучения, спектр абсолютно черного тела.
  1. K.S. Novoselov, A.K. Geim, S.V. Morozov, Da Jiang, Ya. Zhang, S.V. Dubonos, I.V. Grigorieva, A.A. Fetisov. Science, 306, 666 (2004). DOI: 10.1126/science.1102896
  2. D.R. Cooper, B. D'Anjou, N. Ghattamaneni, B. Harack, M. Hilke, A. Horth, N. Majlis, M. Massicotte, L. Vandsburger, E. Whiteway. Intern. Schol. Research Notic., 2012 (1), 501686 (2012). DOI: 10.5402/2012/501686
  3. V. Singh, D. Joung, L. Zhai, S. Das, S.I. Khondaker, S. Seal. Prog. Mater. Sci., 56, 1178 (2011). DOI: 10.1016/J.PMATSCI.2011.03.003
  4. П.Б. Сорокин, Л.А. Чернозатонский. УФН, 183 (2), 113 (2013). DOI: 10.3367/UFNr.0183.201302a.0113 [P.B. Sorokin, L.A. Chernozatonskii. Phys. Usp., 56, 105 (2013). DOI: 10.3367/UFNe.0183.201302a.0113]
  5. A.C. Ferrari, J.C. Meyer, V. Scardaci, C. Casiraghi, M. Lazzeri, F. Mauri, S. Piscanec, D. Jiang, K.S. Novoselov, S. Roth, A.K. Geim. Phys. Rev. Lett., 97, 187401 (2006). DOI: 10.1103/PhysRevLett.97.187401
  6. A.V. Klekachev, A. Nourbakhsh, I. Asselberghs, A.L. Stesmans, M.M. Heyns, S. De Gendt. Electrochem. Soc. Inter., 22 (1), 63 (2013). DOI: 10.1149/2.F07131if
  7. F.H.L. Koppens, T. Mueller, Ph. Avouris, A.C. Ferrari, M.S. Vitiello, M. Polini. Nat. Nanotechnol., 9 (10), 780 (2014). DOI: 10.1038/nnano.2014.215
  8. C.W.J. Beenakker. Rev. Mod. Phys., 80, 1337 (2008). DOI: 10.1103/RevModPhys.80.1337
  9. Xu Du, D.E. Prober, H. Vora, C. Mckitterick. Graphene 2D Mater., 1, 1 (2014). DOI: 10.2478/gpe-2014-0001
  10. Y. Xie, M. Han, R. Wang, H. Zobeiri, X. Deng, P. Zhang, X. Wang. ACS Nano, 13, 5385 (2019). DOI: 10.1021/acsnano.9b00031
  11. A.L. Gorkina, E.P. Gilstein, A.G. Nasibulin, A.P. Tsapenko, Y.G. Gladush. Infrared radiation detector based on single-layered carbon nanotubes and graphene (Patent RU162342U1, 2016)
  12. J.E. Elwood, K.S. Ashok. Thermal detectors using graphene and oxides of graphene and methods of making the same (Patent US 10937914 (B1), 2021)
  13. R.G. Zonov, K.G. Mikheev, A.A. Chulkina, I.A. Zlobin, G.M. Mikheev. Diamond Related Mater., 148, 111409 (2024). DOI: 10.1016/j.diamond.2024.111409
  14. S. Evlashin, P. Dyakonov, R. Khmelnitsky, S. Dagesyan, A. Klokov, A. Sharkov, P. Timashev, S. Minaeva, K. Maslakov, S. Svyakhovskiy, N. Suetin. ACS Appl. Mater. Interf., 8, 28880 (2016). DOI: 10.1021/acsami.6b10145
  15. J. Lin, Z. Peng, Y. Liu, F. Ruiz-Zepeda, R. Ye, E.L.G. Samuel, M.J. Yacaman, B.I. Yakobson, J.M. Tour. Nat. Commun., 5, 5714 (2014). DOI: 10.1038/ncomms6714
  16. A. Bianco, H.M. Cheng, T. Enoki, Y. Gogotsi, R.H. Hurt, N. Koratkar, T. Kyotani, M. Monthioux, C.R. Park, J.M.D. Tascon, J. Zhang. Carbon, 65, 1 (2013). DOI: 10.1016/j.carbon.2013.08.038
  17. Y. Guo, C. Zhang, Y. Chen, Z. Nie. Nanomaterials, 12, 2336 (2022). DOI: 10.3390/nano12142336
  18. L. Lan, X. Le, H. Dong, J. Xie, Y. Ying, J. Ping. Biosens. Bioelectron., 165, 112360 (2020). DOI: 10.1016/j.bios.2020.112360
  19. M.G. Stanford, C. Zhang, J.D. Fowlkes, A. Hoffman, I.N. Ivanov, P.D. Rack, J.M. Tour, A. Ho, I.N. Ivanov, P.D. Rack, J.M. Tour. ACS Appl. Mater. Interfaces., 12, 10902 (2020). DOI: 10.1021/acsami.0c01377
  20. H. Wang, H. Wang, Y. Wang, X. Su, C. Wang, M. Zhang, M. Jian, K. Xia, X. Liang, H. Lu, S. Li, Y. Zhang, Laser. ACS Nano, 14, 3219 (2020). DOI: 10.1021/acsnano.9b08638
  21. M. Dosi, I. Lau, Y. Zhuang, D.S.A. Simakov, M.W. Fowler, M.A. Pope. ACS Appl. Mater. Interfaces, 11, 6166 (2019). DOI: 10.1021/acsami.8b22310
  22. M.G. Stanford, K. Yang, Y. Chyan, C. Kittrell, J.M. Tour. ACS Nano., 13, 3474 (2019). DOI: 10.1021/acsnano.8b09622
  23. N.T. Garland, E.S. McLamore, N.D. Cavallaro, D. Mendivelso-Perez, E.A. Smith, D. Jing, J.C. Claussen. ACS Appl. Mater. Interfaces, 10, 39124 (2018). DOI: 10.1021/acsami.8b10991
  24. W. Yan, W. Yan, T. Chen, J. Xu, Q. Tian, D. Ho. ACS Appl. Nano Mater., 3, 2545 (2020). DOI: 10.1021/acsanm.9b02614
  25. C. Yi, Y. Hou, K. He, W. Li, N. Li, Z. Wang, B. Yang, S. Xu, H. Wang, C. Gao, Z. Wang, G. Gu, Z. Wang, L. Wei, C. Yang, M. Chen. ACS Appl. Mater. Interfaces, 12, 19563 (2020). DOI: 10.1021/acsami.0c02774
  26. G. Li, W.-C. Law, K.C. Chan. Green Chem., 20, 3689 (2018). DOI: 10.1039/C8GC01347K
  27. L. Huang, L. Ling, J. Su, Y. Song, Z. Wang, B.Z. Tang, P. Westerhoff, R. Ye. ACS Appl. Mater. Interfaces, 12, 51864 (2020). DOI: 10.1021/acsami.0c16596
  28. C.M. Tittle, D. Yilman, M.A. Pope, C.J. Backhouse. Adv. Mater. Technol., 3, 1700207 (2018). DOI: 10.1002/admt.201700207
  29. L. Cheng, W. Guo, X. Cao, Y. Dou, L. Huang, Y. Song, J. Su, Z. Zeng, R. Ye. Mater. Chem. Front., 5, 4874 (2021). DOI: 10.1039/d1qm00437a
  30. J. Li, Z. Jing, F. Zha, Y. Yang, Q. Wang, Z. Lei. ACS Appl. Mater. Interfaces, 6, 8868 (2014). DOI: 10.1021/am5015937
  31. T. Darmanin, F. Guittard. J. Mater. Chem. A, 4, 3197 (2016). DOI: 10.1039/C5TA09253A
  32. C.R. Szczepanski, F. Guittard, T. Darmanin. Adv. Colloid Interface Sci., 241, 37 (2017). DOI: 10.1016/j.cis.2017.01.002
  33. R. Ye, D.K. James, J.M. Tour. Adv. Mater., 31, 1803621 (2019). DOI: 10.1002/adma.201803621
  34. W. Song, J. Zhu, B. Gan, S. Zhao, H. Wang, C. Li, J. Wang. Small, 14, 1702249 (2018). DOI: 10.1002/smll.201702249
  35. W. Ma, J. Zhu, Z. Wang, W. Song, G. Cao. Mater. Today Energy, 18, 100569 (2020). DOI: 10.1016/j.mtener.2020.100569
  36. J. Cai, C. Lv, A. Watanabe. J. Mater. Chem. A, 4, 1671 (2016). DOI: 10.1039/C5TA09450J
  37. P. Zaccagnini, D. di Giovanni, M.G. Gomez, S. Passerini, A. Varzi, A. Lamberti. Electrochim. Acta, 357, 136838 (2020). DOI: 10.1016/j.electacta.2020.136838
  38. D. Yang, C. Bock. J. Power Sources, 337, 73 (2017). DOI: 10.1016/j.jpowsour.2016.10.108
  39. Y. Wang, Y. Zhao, L. Qu. J. Energy Chem., 59, 642 (2021). DOI: 10.1016/j.jechem.2020.12.002
  40. J. Yi, J. Chen, Z. Yang, Y. Dai, W. Li, J. Cui, F. Ciucci, Z. Lu, C. Yang, Adv. Energy Mater., 9, 1901796 (2019). DOI: 10.1002/aenm.201901796
  41. R. Ye, Z. Peng, T. Wang, Y. Xu, J. Zhang, Y. Li, L.G. Nilewski, J. Lin, J.M. Tour. ACS Nano, 9, 9244 (2015). DOI: 10.1021/acsnano.5b04138
  42. D.X. Luong, K. Yang, J. Yoon, S.P. Singh, T. Wang, C.J. Arnusch, J.M. Tour. ACS Nano, 13, 2579 (2019). DOI: 10.1021/acsnano.8b09626
  43. Y. Chyan, R. Ye, Y. Li, S.P. Singh, C.J. Arnusch, J.M. Tour, ACS Nano, 12, 2176 (2018). DOI: 10.1021/acsnano.7b08539
  44. L. Huang, S. Xu, Z. Wang, K. Xue, J. Su, Y. Song, S. Chen, C. Zhu, B.Z. Tang, R. Ye. ACS Nano, 14, 12045 (2020). DOI: 10.1021/acsnano.0c05330
  45. R.M. Torrente-Rodri guez, H. Lukas, J. Tu, J. Min, Y. Yang, C. Xu, H.B. Rossiter, W. Gao. Matter, 3, 1981 (2020). DOI: 10.1016/j.matt.2020.09.027
  46. K.G. Mikheev, R.G. Zonov, T.N. Mogileva, A.E. Fateev, G.M. Mikheev. Opt. Laser Technol., 141, 107143 (2021). DOI: 10.1016/j.optlastec.2021.107143
  47. X. Yu, N. Li, S. Zhang, C. Liu, L. Chen, S. Han, Y. Song, M. Han, Z. Wang. J. Power Sources, 478, 229075 (2020). DOI: 10.1016/j.jpowsour.2020.229075
  48. К.Г. Михеев, Р.Г. Зонов, Д.Л. Булатов, А.В. Сюгаев, Г.М. Михеев. Письма в ЖТФ, 50 (20), 3 (2024)
  49. К.Г. Михеев, Р.Г. Зонов, Н.В. Чучкалов, Г.М. Михеев. ФТТ, 66 (2), 280 (2024). DOI: 10.61011/FTT.2024.02.57252.5
  50. K.G. Mikheev, R.G. Zonov, D.L. Bulatov, A.E. Fateev, G.M. Mikheev. Tech. Phys. Lett., 46, 458 (2020). DOI: 10.1134/S1063785020050119
  51. C. Zhang, Y. Xie, H. Deng, T. Tumlin, C. Zhang, J.W. Su, P. Yu, J. Lin. Small, 13, 1604197 (2017). DOI: 10.1002/smll.201604197
  52. Yu.P. Sukhorukov, A.V. Telegin, K.G. Mikheev, R.G. Zonov, L.I. Naumova, G.M. Mikheev. Opt. Mater., 133, 112957 (2022). DOI: 10.1016/j.optmat.2022.112957
  53. R.G. Zonov, K.G. Mikheev, D.L. Bulatov, T.N. Mogileva, A.V. Syugaev, G.M. Mikheev. Diam. Relat. Mater., 157, 112529 (2025). DOI: 10.1016/j.diamond.2025.112529
  54. K.G. Mikheev, R.G. Zonov, T.N. Mogileva, A.E. Fateev, G.M. Mikheev. Opt. Laser Technol., 141, 107143 (2021). DOI: 10.1016/j.optlastec.2021.107143
  55. A.V. Kuksin, A.Y. Gerasimenko, Y.P. Shaman, E.P. Kitsyuk, A.A. Shamanaev, A.V. Sysa, E.M. Eganova, M.M. Slepchenkov, M.V. Poliakov, A.A. Pavlov, O.E. Glukhova. Appl. Surf. Sci., 664, 160222 (2024). DOI: 10.1016/j.apsusc.2024.160222
  56. N.P. Nekrasov, D.T. Murashko, P.N. Vasilevsky, A.Y. Gerasimenko, V.K. Nevolin, I.I. Bobrinetskiy. Semiconductors, 58, 1109 (2024). DOI: 10.1134/S1063782624700131
  57. J. Zhai, Z. Yu, J. Hu. Manuf. Process, 146, 211 (2025). DOI: 10.1016/j.jmapro.2025.05.001
  58. N.N. Nghia, D.T.C. Minh, N.H. Hieu. Microchem. J., 213, 113713 (2025). DOI: 10.1016/j.microc.2025.113713
  59. К.Г. Михеев, Р.Г. Зонов, А.В. Сюгаев, Д.Л. Булатов, Г.М. Михеев. ФТТ, 64, 587 (2022). DOI: 10.21883/ftt.2022.05.52341.277
  60. Z. Yin, S. Chen, C. Hu, J. Li, X. Yang. Opt. Laser Technol., 176, 110998 (2024). DOI: 10.1016/j.optlastec.2024.110998
  61. X. Li, W. Cai, K.S. Teh, M. Qi, X. Zang, X. Ding, Y. Cui, Y. Xie, Y. Wu, H. Ma, Z. Zhou, Q.A. Huang, J. Ye, L. Lin. ACS Appl. Mater. Interfaces, 10, 26357 (2018). DOI: 10.1021/acsami.8b10301
  62. A. Rabti, S. Baachaoui, M. Zouari, N. Raouafi. J. Pharm. Biomed. Anal. Open, 5, 100069 (2025). DOI: 10.1016/j.jpbao.2025.100069
  63. I.V. Antonets, E.A. Golubev, V.G. Shavrov, V.I. Shcheglov. J. Radio Electron., 3, 1684 (2020). DOI: 10.30898/1684-1719.2020.3.7
  64. P.L. Richards. J. Appl. Phys., 76 (1), 1 (1994). DOI: 10.1063/1.357128
  65. Б.Н. Формозов. Аэрокосмические фотоприемные устройства в видимом и инфракрасном диапазонах (СПбГУАП, СПб, 2002)
  66. А.Н. Александров, В.А. Никитин. УФН, 56 (5), 3 (1955)
  67. D.S.L. Abergel, V. Apalkov, J. Berashevich, K. Ziegler, T. Chakraborty. Adv. Phys., 59 (4), 261 (2010). DOI: 10.1080/00018732.2010.487978
  68. А.В. Елецкий, И.М. Искандарова, А.А. Книжник, Д.Н. Красиков. УФН, 181 (3), 233 (2011). DOI: 10.3367/UFNe.0181.201103a.0233
  69. Р.А. Браже, А.И. Кочаев, Р.М. Мефтахутдинов. Графены и их физические свойства (УлГТУ, Ульяновск, 2016)
  70. J.J. Bae, J.H. Yoon, S. Jeong, B.H. Moon, J.T. Han, H.J. Jeong, G.W. Lee, H.R. Hwang, Y.H. Lee, S.Y. Jeong, S.C. Lim. Nanoscale, 7, 15695 (2015). DOI: 10.1039/C5NR04039F
  71. J. Yan, M.H. Kim, J.A. Elle, A.B. Sushkov, G.S. Jenkins, H.W.M. Milchberg, M.S. Fuhrer, H.D. Drew. Nat. Nanotechnol., 7, 472 (2012). DOI: 10.1038/nnano.2012.88
  72. К.Г. Михеев, Р.Г. Зонов, Н.В. Чучкалов, Г.М. Михеев. ФТТ, 66, 280 (2024). DOI: 10.61011/FTT.2024.02.57252.5
  73. Q. Wang, Y. Wu, X. Deng, L. Xiang, K. Xu, Y. Li, Y. Xie. Nanomaterials, 12, 495 (2022). DOI: 10.3390/nano12030495

Учредители

Издатель

© 2026 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme