Siliciumnanopartikler erstatter dyre halvledere

Et internationalt team af forskere ledet af russiske videnskabsmænd har udviklet en ny metode til at bruge siliciumnanopartikler i stedet for dyre halvledermaterialer til visse typer skærme og andre optoelektroniske enheder.

Lomonosov MSU-fysikere fandt en måde at "tvinge" siliciumnanopartikler til at lyse som reaktion på stråling stærkt nok til at erstatte dyre halvledere, der bruges i displaybranchen. Ifølge Maxim Shcherbakov, forsker ved Institut for Kvanteelektronik ved Moscow State University og en af ​​forfatterne til undersøgelsen, metoden øger effektiviteten af ​​nanopartikelfotoluminescens betydeligt.

Nøglen til teknikken er fotoluminescens - den proces, hvorved materialer bestrålet af synlig eller ultraviolet stråling reagerer med deres eget lys, men i et andet spektralområde. I undersøgelsen, materialet lyser rødt.

I nogle moderne skærme, halvleder nanopartikler, eller såkaldte kvanteprikker, er brugt. I kvanteprikker, elektroner opfører sig helt anderledes end dem i bulk-halvlederen, og det har længe været kendt, at kvanteprikker har fremragende selvlysende egenskaber. I dag, med henblik på kvantepunktbaserede skærme, der anvendes dyre og giftige materialer; derfor, forskere har undersøgt brugen af ​​silicium, hvilket er billigere og godt forstået. Den er velegnet til sådan brug i alle henseender undtagen én - siliciumnanopartikler reagerer svagt på stråling, hvilket ikke er attraktivt for den optoelektroniske industri.

Forskere over hele verden har søgt at løse dette problem siden begyndelsen af ​​1990'erne, men indtil nu, ingen væsentlig succes er opnået. Den banebrydende idé om, hvordan man "tæmmer" silicium, opstod i Sverige, på Det Kongelige Tekniske Institut, Kista. En post-doc forsker ved navn Sergey Dyakov, en kandidat fra MSU Fakultet for Fysik og den første forfatter af papiret, foreslog at placere en række siliciumnanopartikler i en matrix med et ikke-homogent dielektrisk medium og dække det med gyldne nanostriber.

"Miljøets heterogenitet, som det tidligere er blevet vist i andre eksperimenter, gør det muligt at øge fotoluminescensen af ​​silicium med flere størrelsesordener på grund af den såkaldte kvanteindeslutning, " siger Maxim Shcherbakov. "Men, effektiviteten af ​​lysinteraktionen med nanokrystaller er stadig utilstrækkelig. Det er blevet foreslået at øge effektiviteten ved at bruge plasmoner (kvasipartikler, der opstår fra fluktuationer af elektrongassen i metaller—ed). Et plasmongitter dannet af guld nanostriber 'holdt' lys på nanoskalaen, og tillod en mere effektiv interaktion med nanopartikler placeret i nærheden, bringer dens luminescens til at øge."

MSU-eksperimenterne med prøver af en "forgyldt" matrix med siliciumnanopartikler bekræftede på glimrende vis de teoretiske forudsigelser - det UV-bestrålede silicium skinnede klart nok til at blive brugt i praksis.