Tehokkaampaa optoelektroniikkaa

24.05.2016

Buffalo-optisia-nanokaivantoja-300-t.jpgKaksiulotteiset (2D) atomikiteet ja van der Waalsin heterorakenteet muodostavat kehittymässä olevan alustan ultraohuista elektronisista ja optoelektroniikan materiaaleista tuleville energiatehokkaille laitteille.

Kuitenkin useimmissa ohutkalvojen optisissa sovelluksissa on jo pitkään tehty kompromissi valo-aineen vuorovaikutuksen tehokkuuden ja puolijohdemateriaalien paksuuden välillä.

Buffalon yliopiston tutkijat ovat osoittaneet tehostettua absorbtiota ja fotoluminenssin generointia MoS2 monokerroksista, jotka yhdistetty planaariseen nano-onkaloon. Rakenne paransi yksikerroksisen MoS2:n absorbtiota lähes 70% aallonpituudella 450 nm.

Kehitystyöllä on monia mahdollisia sovelluksia luoda tehokkaampia ja joustavampia aurinkopaneeleja ja nopeampia valoilmaisimia videokameroille ja muille laitteille. Sitä voinee käyttää jopa tuottamaan vetyä polttoaineeksi veden jakamisen kautta tehokkaammin arvioivat tutkijat.

Perinteisissä valoenergian keruumenetelmissä yhden fotonin energia virittää vain yhden elektronin tai ei yhtään riippuen absorberin energia-aukosta, siirtämällä näin vain pienen osa valon energiasta sähköksi. Loput energiasta häviää lämpönä.

Mutta University of Washingtonin tutkija Xiaodong Xu työtovereineen esittävät uutta lupaava lähestymistapaa, jolla houkutella fotonit stimuloimaan useita elektroneja.

Tutkijat tekivät tämän tieteellisesti yllättävän löydön grafeenin avulla. Grafeenilla on tehokas vuorovaikutusta valon kanssa ja tutkijat kerrostivat sen kahden boorinitridikerroksen kanssa. Grafeenissa elektronit virtaavat helposti mutta boorinitridi on käytännössä eriste.

Havaittiin, että kun grafeenikerroksen hila on linjassa kerroksittaisen boorinitridin kanssa, syntyy erikoinen Moiré minikaistojen superhilarakenne, jonka ominaisuudet mahdollistavat energisoituneen fotonin siirtää energiansa jopa viidelle elektronille ja ettei yhtään jäljellä jäänyttä energiaa menetetty lämpönä.
28.05.2020Ennätyskorkeaa datansiirtoa yhdellä lähettimellä
27.05.2020Apua litiummetallisille anodeille
26.05.2020Uusi resepti yhden atomin transistoreille
25.05.2020Ihoanturi seuraa C-vitamiinitasoja hiestä
22.05.2020Kohti kolmatta ulottuvuutta
21.05.2020Nopempi koherentti LiDAR
20.05.2020Rautaa rajalle, vaikka ruosteisenakin
19.05.2020Uudenlaisen kvanttitutkan prototyyppi
18.05.2020Löytää edullisesti radioaaltoja
16.05.2020Suprajohtavuutta ja topologiaa

Siirry arkistoon »