Ученые университете ИМТО разработали эффективный метод усиления фотолюминесценции кремния. Спроектированная исследователями метаповерхность позволит увеличить способность кремния поглощать и излучать частицы света в 10 тысяч раз, а также использовать для подобных экспериментов минимальный объем активного материала. Разработка будет использована в производстве приборов наноспектроскопии для медицины, науки и промышленности. Результаты исследования были опубликованы в журнале ACS Photonics.
Когда электронные устройства долго работают, они подвержены сильному нагреванию, как, например, смартфон после игр или просмотра видео в высоком разрешении. Чтобы решить проблему перегрева, можно использовать фотоны вместо электронов. Фотоны, в отличие от электронов, производят меньше тепла при работе и позволяют устройствам работать намного быстрее.
Для создания компьютеров, работающих на свете, необходимо заменить обычные электронные детали, сделанные на основе микросхем, на их оптические аналоги. Сейчас почти вся электроника использует кремний для создания компонентов, которые собирают, обрабатывают и хранят информацию. Кремний — недорогой и долговечный материал. Хотя он и используется в некоторых деталях оптических систем, кремний не подходит для создания источников света. Проблема в том, что этот материал плохо преобразует поглощенный свет в излучаемый.
Ученые из ИТМО предложили метод, при использовании которого значительно (в 10 тысяч раз) улучшается способность кремния излучать свет. Они создали метаповерхность, которая фиксирует фотоны и удерживает их рядом с кремнием. Эту структуру производят из золота с помощью литографии. Золото не ржавеет, мало теряет свет и из него легко формировать подобные конструкции.
На золотой пленке создают множество маленьких цилиндров, оставляя между ними и пленкой нанометровый зазор, в который потом помещают кремний.
Еще один плюс такого источника света в том, что для его работы требуется очень малое количество кремния. Свет поступает от крошечного кусочка кремния размером с шарик диаметром всего 50 нм.
Создаваемые учеными структуры очень важны для создания более мощных, быстрых и экономичных устройств связи, а также для приборов, применяемых в медицине, науке и различных отраслях промышленности.
