ACS Nano: найден способ заставить кремний светиться за счет фотонов

Международная группа ученых из Калифорнийского университета в США и Казанского государственного университета в России обнаружили ранее неизвестный способ взаимодействия света с материей. Исследование опубликовано в научном журнале ACS Nano.

Команда выяснила, что фотоны могут приобретать значительный импульс в кремнии, когда они ограничены пространством нанометрового масштаба. Это свойство аналогично импульсу электронов в твердых материалах.

Для своих экспериментов ученые изготовили в своей лаборатории образцы кремниевого стекла, прозрачность которых варьировалась от аморфной до кристаллической. Они подвергли кремниевую пленку толщиной 300 нанометров сильно сфокусированному лучу непрерывного лазера, который сканировался и записывал массив прямых линий.

В районах, где температура не превышала 500 °C, процедура приводила к образованию однородного стекла. В областях, где температура была выше 500 °С, образовывалось гетерогенное полупроводниковое стекло.

Эта "пленка из легкого вспененного материала" позволила исследователям наблюдать, как электронные, оптические и тепловые свойства изменяются в нанометровом масштабе. Ученые отметили, что кремний — второй по распространенности элемент на Земле. Он лежит в основе всей современной электроники, однако его непрозрачность мешала использовать вещество в оптоэлектронике.

По словам специалистов, их открытие повысит эффективность преобразования устройств солнечной энергии, лазеров и полупроводников. Кроме того, обнаруженное свойство фотонов может заставить светиться материалы, которые раньше считались непригодными для излучения света.