Пористый фотонный кристалл открывает небывалые перспективы для создания новых типов лазеров, мониторов, солнечных батарей, ламп и вообще любых высокотехнологичных устройств, работающих со светом.

Пол Браун, возглавивший команду разработчиков
Схема получения трехмерного активного оптоэлектронного фотонного кристалла
Особенности микроструктуры фотонных кристаллов позволяют им управлять потоком падающего на них света, контролируя поглощение и отражение фотонов, его направление, длину волны и т. п.

Благодаря своей сложной внутренней структуре фотонные кристаллы обладают уникальным свойством изменять показатель преломления падающего на них света, а вместе с ним — манипулировать поведением фотонов. Такие вещества встречаются в природе, фотонным кристаллом является драгоценный камень опал.

Получают их и искусственно, сегодня имеется множество методов синтеза фотонных кристаллов, подходящих для разных их видов. Однако до сих пор все методы формирования трехмерных фотонных кристаллов не позволяли получать структуры, обладающие при этом оптоэлектронными свойствами, то есть способные превращать свет в ток и обратно. А ведь именно они являются ключевыми для практического использования подобных кристаллов. Но, наконец, это удалось группе американского профессора Пола Брауна (Paul Braun) — метод достаточно прост и обещает громадные перспективы для совершенствования всевозможных оптоэлектронных устройств, окружающих нас повсюду, от лазеров до мониторов.

Для получения трехмерного фотонного кристалла ученые начали с заполнения емкости наноразмерными сферами, сформировавшими основу будущей структуры. Пространство между ними заполняли жидким арсенидом галлия (GaAs), широко известным полупроводником. Арсенид галлия понемногу формировал пористую структуру, росшую снизу вверх — по сути, образовывался цельный трехмерный полупроводниковый кристалл, достигавший поверхности основы. На следующем этапе сферы, послужившие основой, удалялись, оставляя готовый пористый кристалл, который, наконец, покрывался тонким слоем другого полупроводника.

Ученые уже продемонстрировали и результат, создав с помощью этой методики работающий светодиодный кристалл. Теперь им предстоит следующий этап работы: научиться манипулировать геометрией растущего кристалла так, чтобы добиваться тех или иных необходимых свойств, оптимальных для практического получения тех или иных оптоэлектронных устройств, от солнечных батарей до светильников.

Читайте также: «Энергия будущего».

По пресс-релизу University of Illinois