2021-08-13 オーストラリア連邦・メルボルン大学
・ メルボルン大学、米国ローレンス・バークレー国立研究所(LBNL)、カリフォルニア大学バークレー校お よ び オー ス ト ラ リ ア研究 会議 (ARC) Centre of Excellence for Transformative Meta-Optical Systems(TMOS)が、黒リン結晶を利用した低コストの赤外線光検出器を開発。
・ 同技術は、毒ガス等を含む様々なガスを検出し、消防活動、採鉱や配管作業時の安全の確保に役立てられる。
・ 赤外線(IR)分光計は、不可視波長の特性を分析することで様々な物質を同定する標準的な実験装置だが、高価で嵩張るため屋内での使用は効率性に欠ける。
・ また、現行の赤外線光検出器や発光デバイスに使用されている材料は、完全にリンクした結晶の複数層が必要であり、製造が困難となっている。
・ 新赤外線光検出器は、黒リン結晶の薄膜単層をプラスチックのようなフレキシブルな基板に貼り付けたもの。同デバイスを折り曲げると黒リンが中赤外域の多様な波長の光を放出し、様々な物質を検出できるチューナブルな赤外線 LED として機能する。スマートフォンに内蔵して日常的に使用することも可能。
・ 例えば、同 LED デバイスを冷蔵庫内に設置すれば、食肉に付着した細菌が増殖時に放出する多様なガスを検出して食用に適した鮮度を判定する。また、鞄等の製品に向けて使用すれば、その材質の特定も可能となる。
URL: https://about.unimelb.edu.au/newsroom/news/2021/august/bright-idea-new-leds-can-detect-off-food-and-lethal-gases
＜NEDO海外技術情報より＞
（関連情報)
Nature 掲載論文（アブストラクトのみ：全文は有料）
Actively variable-spectrum optoelectronics with black phosphorus
URL: https://www.nature.com/articles/s41586-021-03701-1
Abstract
Room-temperature optoelectronic devices that operate at short-wavelength and mid-wavelength infrared ranges (one to eight micrometres) can be used for numerous applications1,2,3,4,5. To achieve the range of operating wavelengths needed for a given application, a combination of materials with different bandgaps (for example, superlattices or heterostructures)6,7 or variations in the composition of semiconductor alloys during growth8,9 are used. However, these materials are complex to fabricate, and the operating range is fixed after fabrication. Although wide-range, active and reversible tunability of the operating wavelengths in optoelectronic devices after fabrication is a highly desirable feature, no such platform has been yet developed. Here we demonstrate high-performance room-temperature infrared optoelectronics with actively variable spectra by presenting black phosphorus as an ideal candidate. Enabled by the highly strain-sensitive nature of its bandgap, which varies from 0.22 to 0.53 electronvolts, we show a continuous and reversible tuning of the operating wavelengths in light-emitting diodes and photodetectors composed of black phosphorus. Furthermore, we leverage this platform to demonstrate multiplexed nondispersive infrared gas sensing, whereby multiple gases (for example, carbon dioxide, methane and water vapour) are detected using a single light source. With its active spectral tunability while also retaining high performance, our work bridges a technological gap, presenting a potential way of meeting different requirements for emission and detection spectra in optoelectronic applications.
