Language
Country/Area
No result found
Kekuatan yang tersembunyi dalam sumur kuantum kecil: Bagaimana ilmuwan mengubah deteksi inframerah pada tahun 1985.
Dalam bidang teknologi deteksi inframerah yang luas, fotodetektor inframerah sumur kuantum (QWIP) tidak diragukan lagi merupakan perkembangan yang sangat penting. Jenis detektor ini menggunakan migrasi elektron sub-pita untuk menyerap foton inframerah. Prinsip intinya bergantung pada sumur kuantum yang dirancang dengan sangat baik. Desain strukturalnya memungkinkan perbedaan energi untuk secara akurat mencocokkan energi foton inframerah yang masuk. Tingkat teknologi ini dapat ditelusuri kembali ke tahun 1985, ketika para ilmuwan mulai mengeksplorasi misteri mekanika kuantum di bidang ini.
Fotodetektor inframerah sumur kuantum, sebagai struktur perangkat kuantum dasar, dapat mendeteksi radiasi inframerah gelombang menengah dan panjang secara stabil, dan memiliki keseragaman dan pengoperasian yang sangat baik antar piksel.
Sejarah QWIP
Pada tahun 1985, ilmuwan Stephen Egerash dan Lawrence West mengamati migrasi subband yang kuat di beberapa sumur kuantum, sebuah penemuan yang mendorong kemungkinan penggunaan sumur kuantum dalam detektor inframerah. Penelitian sebelumnya tentang sumur kuantum terutama didasarkan pada konsep penyerapan bebas. Namun, sensitivitas detektor dengan cara ini masih jauh dari cukup.
Pada tahun 1987, prinsip pengoperasian dasar secara bertahap ditetapkan, dan pada tahun 1991, teknologi tersebut berhasil memperoleh gambar inframerah untuk pertama kalinya. Pada tahun 2002, para peneliti di Laboratorium Penelitian Angkatan Darat AS mengembangkan QWIP dua warna yang mampu melakukan penyetelan tegangan, yang membuka potensi baru untuk teknologi ini dalam penginderaan suhu jarak jauh.
Meskipun teknologi QWIP banyak digunakan di bidang sipil, teknologi tersebut pada saat itu dianggap tidak cukup oleh militer AS untuk memenuhi kebutuhannya.
Evolusi teknologi QWIP
Seiring dengan semakin mendalamnya penelitian, para ilmuwan telah menemukan cara paling efektif untuk merasakan radiasi inframerah dalam ruang tiga dimensi. Penemuan ini menghasilkan Corrugated Quantum Infrared Photodetector (C-QWIP) yang dikembangkan oleh Institut Penelitian Angkatan Darat AS pada tahun 2008. Detektor baru ini menggunakan desain cermin mikro untuk meningkatkan efek cahaya di area sumur kuantum, sehingga memungkinkannya memantulkan cahaya di seluruh pita panjang gelombang.
C-QWIP merupakan hasil inovasi berdasarkan sumur kuantum. Hasil pengujian menunjukkan bahwa detektor baru ini memiliki lebar pita lebih dari 3 mikron, sehingga melampaui teknologi terkini yang ada di pasaran dalam hal kinerja.
NASA menggunakan detektor C-QWIP pada satelit untuk misi kelanjutan data Landsat pada tahun 2013, yang menandai pertama kalinya teknologi ini memasuki ranah antariksa.
Fungsi dasar QWIP
Prinsip kerja QWIP berbeda dengan detektor inframerah konvensional. Prinsip kerja QWIP tidak dibatasi oleh celah pita bahan deteksi, yang memungkinkannya mendeteksi radiasi energi rendah. Keadaan elektronik dalam sumur kuantum dirancang sedemikian rupa sehingga setelah tegangan bias diterapkan, kemiringan seluruh pita konduktif memungkinkan elektron bertransisi ke keadaan tereksitasi dalam kondisi pencahayaan yang sesuai, yang kemudian diukur sebagai arus foto.
Saat detektor diterangi, jika energi cahaya datang mencukupi, elektron akan tereksitasi dan memasuki wilayah kontinu, membentuk arus foto yang terukur. Efisiensi pembangkitan arus foto dipengaruhi oleh beberapa parameter, yang sangat penting untuk merancang QWIP yang efisien.
Bahkan selama pengukuran eksternal, jika Anda ingin mencapai arus foto yang efektif, Anda perlu mengekstraksi elektron dengan menerapkan medan listrik. Efisiensi proses ini secara langsung memengaruhi kinerja detektor secara keseluruhan.
Prospek Masa Depan
Dengan kemajuan teknologi, bidang aplikasi QWIP telah berkembang secara bertahap, dari detektor militer dan sipil tradisional hingga teknologi observasi ruang angkasa. Jelas bahwa teknologi ini mengubah aturan main untuk deteksi inframerah. Seiring terus dieksplorasinya teknologi kuantum, aplikasi yang lebih inovatif akan muncul. Apakah ini akan mengubah metode pencarian pengetahuan dan harapan kita terhadap teknologi deteksi inframerah?
