Styring af fotoluminescens med silicium nanofotonik for bedre enheder

Silicium nanotråde har et stort potentiale i fremtidens højtydende elektroniske, sanse- og energiudstyr. Rød fotoluminescens er blevet rapporteret i silicium nanotråde, men for mange applikationer hæmmer dette enhedens ydeevne. Som Tsuyoshi Okuno fra University of Electro-Communications og hans kolleger påpeger i en nylig rapport, "Selvom fotoluminescensmekanismen ofte diskuteres, tilstanden af ​​udseendet og fraværet af den røde fotoluminescens rapporteres sjældent."

Okuno og hans kolleger fremstillede siliciumnanowire-arrays ved metalassisteret kemisk ætsning, en tilgang, der er enkel og omkostningseffektiv. De aflejrede metalnanopartikler på en siliciumwafer og ætsede nanotråde ved hjælp af vandigt H2O2. Selvom forskerne ikke havde præcis kontrol over nanotrådsmorfologien, de observerede, at højere koncentrationer af H2O2 førte til tykkere nanotråde. Fotoluminescensundersøgelser afslørede ikke en sammenhæng mellem fotoluminescens og nanotrådsdiameter eller længde alene, men nanotråde med lavt aspektforhold udviste rød fotoluminescens.

Yderligere observationer af morfologien identificerede siliciumnanokrystaller ved nanotrådens ender, hvilket blev bekræftet af Raman-undersøgelser af enkelte nanotråde. Disse nanokrystaller forsvinder ved udglødning, ligesom den røde fotoluminescens.

Forskerne tilskriver den røde fotoluminescens til defekttilstande mellem nanokrystaller og omgivende oxid, og excitoniske overgange. Som forskerne konkluderer i deres rapport, "Disse resultater af Si nanowire arrays menes at være nyttige til fremtidige optoelektroniske og fotovoltaiske applikationer."