Denne nanokavitet kan forbedre ultratynde solpaneler, videokameraer og meget mere

Fremtiden for film og fremstilling kan være i 3D, men elektronik og fotonik går 2-D; specifikt, todimensionelle halvledende materialer.

Et af de seneste fremskridt på disse områder er centreret om molybdændisulfid (MoS2), en todimensionel halvleder, der, mens det er almindeligt anvendt i smøremidler og stållegeringer, bliver stadig udforsket inden for optoelektronik.

For nylig, ingeniører placerede et enkelt lag af MoS2-molekyler oven på en fotonisk struktur kaldet en optisk nanokavitet lavet af aluminiumoxid og aluminium. (Et nanokavitet er et arrangement af spejle, der tillader lysstråler at cirkulere i lukkede baner. Disse hulrum hjælper os med at bygge ting som lasere og optiske fibre, der bruges til kommunikation.)

Resultaterne, beskrevet i papiret "MoS2 monolayers on nanocaavities:enhancement in light-matter interaction" offentliggjort i april af tidsskriftet 2D materialer , er lovende. MoS2 -nanokaviteten kan øge mængden af ​​lys, som ultratynde halvledende materialer absorberer. På tur, dette kan hjælpe industrien til at fortsætte med at producere mere kraftfuld, effektive og fleksible elektroniske enheder.

"Det nano-rum, vi har udviklet, har mange potentielle anvendelser, " siger Qiaoqiang Gan, PhD, assisterende professor i elektroteknik ved universitetet ved Buffalos School of Engineering and Applied Sciences. "Det kunne potentielt bruges til at skabe mere effektive og fleksible solpaneler, og hurtigere fotodetektorer til videokameraer og andre enheder. Det kan endda bruges til at producere brintbrændstof gennem vandopdeling mere effektivt."

Et enkelt lag af MoS2 er fordelagtigt, fordi i modsætning til et andet lovende todimensionelt materiale, grafen, dens båndgab-struktur ligner halvledere, der bruges i LED'er, lasere og solceller.

"I eksperimenter, nanokavitet var i stand til at absorbere næsten 70 procent af den laser, vi projicerede på den. Dens evne til at absorbere lys og konvertere dette lys til tilgængelig energi kan i sidste ende hjælpe industrien med at fortsætte med at bruge mere energieffektive elektroniske enheder, " sagde Haomin Song, en ph.d.-kandidat i Gans laboratorium og en co-lead forsker på papiret.

Industrien har holdt trit med efterspørgslen efter mindre, tyndere og mere kraftfulde optoelektroniske enheder, delvis, ved at formindske størrelsen af ​​de halvledere, der anvendes i disse enheder.

Et problem for energihøstende optoelektroniske enheder, imidlertid, er, at disse ultratynde halvledere ikke absorberer lys så godt som konventionelle bulk halvledere. Derfor, der er en iboende afvejning mellem de ultratynde halvlederes optiske absorptionskapacitet og deres tykkelse.

Nanorummet, beskrevet ovenfor, er en potentiel løsning på dette problem.