Рассеивающие свет нанопровода помогут улучшить характеристики светодиодов
 Группа ученых за работой. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Благодаря своим волновым свойствам, свет может порождать сложные интерференционные картины в результате взаимодействия с материалом (похожие на рябь на поверхности озера). Уже долгое время ученые пытаются создавать материалы, которые так сильно взаимодействуют со светом, что изменяют направление и особенности его распространения. Примерами таких материалов можно считать фотонные кристаллы, представляющие собой периодические структуры, выступающие в роли «ловушек» для света.
В неупорядоченных структурах случайное рассеяние света и препятствия на пути его распространения вызывают иной эффект, называемый локализацией, в рамках которого световая волна «застревает» на сложной замкнутой траектории внутри материала. Стоит отметить, что данный эффект актуален для всех типов волн: не только электромагнитных, но и акустических. Впервые существование локализации было предсказано в 1958 году ученым Филиппом Андерсоном, за что в 1977 году он получил Нобелевскую премию по физике.
Если добиться проявления данного эффекта, к примеру, в устройствах, поглощающих свет, то те же солнечные ячейки можно было бы сделать гораздо более эффективными для преобразования света в электричество. В устройствах, излучающих свет, например, светодиодах, эффект будет противоположным: взаимодействие фотонов между собой потенциально может привести к снижению порога светового излучения.
К сожалению, наблюдение локализации Андерсона на реальных экспериментах – не такая уж простая задача. Лишь совсем недавно ученые смогли наблюдать локализацию акустических волн, а также волн материи. Что же касается световых волн, то в трехмерных материалах ученые могут лишь анализировать долю света, выходящую из материала. Однако в своих экспериментах группа ученых из University of Southampton (Великобритания) отчетливо наблюдала некоторые из предсказанных интерференционных картин вблизи так называемого критического порога локализации Андерсона. Эти свидетельства доказывают, что научная группа была достаточно близка к наблюдению реальной локализации.
В своей работе группа ученых изучала полупроводниковые нанопровода, изготовленные при содействии коллег из University of Eindhoven и Philips Research Laboratories (Германия). Стоит отметить, что использовавшийся для создания нанопроводов фосфид галлия – один из наиболее рассеивающих свет трехмерных материалов. С помощью методов статистической оптики ученые смогли доказать, что лазерный луч после прохождения через нанопровода из этого материала становится прерывистым, хотя его и нельзя назвать случайным. В ходе эксперимента было собрано несколько тысяч различных снимков утечки света из разных областей полупроводниковых образцов, что позволило сравнить результаты с теоретическими изысканиями в данной области.
Поскольку на сегодняшний день массивы нанопроводов все чаще используются в самых разнообразных технологических приложениях, в частности, для производства солнечных батарей и светодиодов, локализация Андерсона может быть использована для улучшения характеристик этих устройств. Особенно перспективно, по мнению ученых, увеличение КПД фотоэлементов.
Детали работы ученых опубликованы в журнале Nature Photonics.
Также по теме:
- У кремниевой фотоники появился новый источник света, работающий при комнатной температуре
- Нанопровода из фосфида индия позволяют улучшить солнечные батареи
- Ученые приспособили нанопровода для новых лавинных фотодетекторов
- Благодаря полимерному слою оптоэлектронные устройства на основе графена смогут лучше адаптироваться к реальным задачам
- InGaN позволяет создавать качественные фотоаноды для получения альтернативной энергии
Источники: