芬兰研究人员开发了一种外部量子效率为130%的黑硅光电探测器，这是光伏器件首次超过理论极限100%，预计将大大提高光电检测设备的效率，这些器件广泛应用于汽车、移动电话、智能手表和医疗设备，物理学家最近报道。

光电探测器是一种能感知光或其他电磁能量的传感器。它能将光子转换成电流，吸收的光子形成电子空穴对。光电探测器包括光电二极管和光电晶体管。量子效率是用来定义光电探测器和其他装置接收到的光子的百分比，即量子效率等于光产生的电子除以入射光子的数量。

当入射光子产生电子到外部电路时，器件的外部量子效率为100%(以前被认为是理论极限)。在最新的研究中，黑硅光电探测器的效率高达130%，这意味着入射光子产生约1.3个电子。

阿尔托大学的研究人员说，这一突破背后的秘密武器是黑色硅光电探测器独特的纳米结构中的电荷载流子倍增过程，这种过程是由高能光子触发的。以前，科学家无法在实际设备中观察到这种现象，因为电子和光学损耗的存在减少了收集的电子数量。研究主任赫拉·塞文恩教授解释说："我们的纳米结构器件没有重组和反射损耗，所以我们可以收集所有的双电荷载流子。

德国国家计量学研究所物理与技术研究所(PTB)验证了这一效率。PTB是欧洲最准确、最可靠的测量服务。

研究人员指出，这一记录效率意味着科学家可以大大提高光电检测设备的性能。

我们的探测器吸引了很多人的注意，特别是在生物技术和工业过程监控领域，"阿尔托大学(Aalto University)大学附属公司Elfysinc的首席执行官米科·朱图纳博士(Miko Juntuna)说。据报道，他们已经开始为商业用途建造这种探测器。

主编圆点

基于光电效应，光电探测器可以将光信号转换为电信号。然而，这项研究的结果在常识上似乎是一个突破。当入射光子时，如何产生1.3个电子？隐藏在光伏材料的物理特性中。在某些情况下，高能光子会与两个电子碰撞.因此，本研究中的黑硅光电探测器以最小的电光损耗收集了全部的双电荷载流子，使设备的效率超过了100%。因此，只要纳米结构黑硅可以应用，理论上，各种光电探测器的性能就可以得到改善，这是一个不小的市场。