Специальные наноколонны улучшают адсорбцию света
 Изображение предложенных группой ученых наноколонн с различным диаметром верха и основания. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Полупроводниковые нанопровода и наноколонны, благодаря своей одномерной структуре, имеют особые оптические свойства. Трехмерные поверхности, покрытие массивами подобных структур, позволяют ученым создавать достаточно гибкие оптические устройства, поглощающие свет широкого диапазона длин волн. Подобные инструменты имеют самые разнообразные применения в науке и технике; наиболее знакомые обычному читателю – это солнечные батареи и фотодетекторы.
Обычная проблема, с которой сталкиваются разработчики подобных инструментов, - недостаточно широкий диапазон длин волн поглощаемых фотонов и, естественно, «паразитные» отражения фотонов от сформированной поверхности. Но, естественно, научный прогресс не стоит на месте. Группы по всему миру стремятся сделать поглощение света все более эффективным (снижая влияние обеих проблем). В этом же направлении успешно работает группа ученых из University of California в Беркли (США). Их последнее достижение, подробно описанное в статье в журнале Nano Letters, – поверхность, покрытая специальными наноколоннами из германия, обладающими различным диаметром верха и основания (диаметр верха такой колонны в разы меньше диаметра основания). Структура отличается тем, что отлично поглощает фотоны достаточно широкого диапазона длин волн. При этом тонкое окончание таких колонн позволяет свести к минимуму отражение света от поверхности, в то время как широкое основание – поглощает наибольшее число фотонов.
Результат, которого добились ученые, действительно поражает – 99% поглощения падающих на поверхность фотонов с длинами волн от 300 до 900 нм. Столь высокое поглощение было достигнуто с использованием наноколонн высотой 2 мкм, причем, без использования каких-либо антиотражающих покрытий.
Для формирования поверхности ученые использовали методику осаждения одномерных структур пар-жидкость-кристалл (ПЖК или vapor-liquid-solid (VLS)) на базе шаблона, традиционно применяемую для создания сложных конструкций столь малого масштаба. Данная методика подразумевает химическое осаждение вещества из газовой фазы в структуры, определяемые заранее нанесенным шаблоном. Первоначально на поверхности создавались алюминиевые шаблоны двойного диаметра (при помощи двухэтапной техники анодирования); после – на поверхности шаблона формировалась тонкая пленка золота, выступающего в роли катализатора для последующего процесса осаждения пар-жидкость-кристалл. В данном случае катализатор был необходим для повышения скорости процесса осаждения (и формирования требуемой структуры).
Учитывая успех, достигнутый в процессе эксперимента, научная группа планирует продолжить исследования германиевых наноколонн сложной конфигурации. При этом уже созданная структура будет внедряться в существующие инструменты как в научной сфере, так и в промышленности.
Также по теме:
Источники: