Традиционно инженеры сталкивались с выбором: либо использовать быстрый, но избирательный фотодиод, реагирующий только на конкретные длины волн (фотоны), либо применять пироэлектрические сенсоры, улавливающие общее тепло, но имеющие свои ограничения. Теллурид свинца считался классическим материалом с центром симметрии, где пироэффект невозможен по определению. Российские физики смогли обмануть природу: легирование кристалла индием и создание p-n-перехода сформировали внутреннее электрическое поле. Оно сдвинуло подрешетки ионов, локально уничтожив симметрию и открыв доступ к барьерному пироэлектрическому эффекту.
Теперь устройство работает в двух режимах без взаимных помех. При облучении волнами 2–5 мкм оно функционирует как стандартный фотодиод, генерируя пары электрон-дырка. Но стоит направить на него длинноволновое излучение от 10,6 мкм, как включается температурная зависимость диэлектрической проницаемости, позволяя регистрировать энергию ниже запрещенной зоны материала.
Экспериментальные образцы подтвердили стабильность в экстремальном холоде – от минус 233 до минус 83 градусов Цельсия. Как отметил заведующий лабораторией Вадим Ковалюк, это позволяет фиксировать излучение, которое раньше оставалось невидимым для стандартных датчиков. По словам главного научного сотрудника Григория Гольцмана, такая архитектура открывает путь к созданию компактных матричных сенсоров нового поколения для высокоточных тепловизоров, систем промышленного контроля и квантовых коммуникаций. Работа велась при поддержке Российского научного фонда.
