Ученые Санкт-Петербургского государственного университета разработали методику увеличения фотолюминесценции — излучения света — для структуры, представляющей собой нитевидный нанокристалл с квантовой точкой и квантовой ямой внутри. Благодаря этому можно создавать лазеры, сенсоры и светодиоды, дающие больше энергии при меньшем размере. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Physica status solidi (RRL) — Rapid Research Letters (pss RRL).
Полупроводниковые структуры находят применение в самых разных областях науки и техники благодаря своим уникальным свойствам, связанным с малыми размерами и квантовыми эффектами. Из них могут быть созданы устройства для оптоэлектроники, фотоники, медицины, возобновляемых источников энергии и других отраслей. Среди них можно выделить квантовые ямы, нитевидные нанокристаллы (нановискеры) или квантовые точки, за открытие которых выпускник университета Алексей Екимов получил Нобелевскую премию в 2023 году.
Ученые отмечают, что особенно интересны комбинации подобных элементов различной размерности, например, квантовая точка и квантовая яма в теле нитевидного нановискера. Так, ученые СПбГУ показали, что такие структуры могут быть эффективными источниками одиночных фотонов в широком диапазоне энергий и, соответственно, являться перспективным материалом для создания приложений в области квантовых технологий. Кроме того, эти элементы обладают широким функционалом, поскольку могут быть синтезированы на дешевых кремниевых подложках, а затем оторваны с поверхности кремния и перенесены на любую другую.
Для увеличения эффективности приложений на основе таких композиций физики Санкт-Петербургского университета нашли способ усиления интенсивности излучения из таких объектов.
«Мы смогли добиться трехкратного увеличения интегральной интенсивности фотолюминесценции (излучения света) от наноструктур комбинированной размерности на основе системы материалов InAsP/InP (индий-мышьяк-фосфор/индий-фосфор), которые излучают в ближнем инфракрасном диапазоне», — объяснил руководитель лаборатории новых полупроводниковых материалов для квантовой информатики и телекоммуникаций СПбГУ Родион Резник.
Увеличение интенсивности излучения позволяет получать больше света, затрачивая при этом значительно меньше энергии. Добиться такого результата физики университета смогли за счет взаимодействия гибридного элемента с особой подложкой SiOx/Ag/Si (кремний-серебро-оксид кремния), на которую они были перенесены после синтеза.
Ученые провели численное моделирование, которое показало, что усиление излучения связано с взаимодействием электронно-дырочных пар в нановискерах с плазмон-поляритонами в подложке. Этот результат важен для разработки микромасштабных оптических приборов, работающих в ближнем инфракрасном диапазоне: лазеров, источников одиночных фотонов, светодиодов, сенсоров и других.
Информация предоставлена пресс-службой СПбГУ
Источник фото: ru.123rf.com
