Светоизлучающие полупроводниковые нанокристаллы

Группа американских исследователей из Рочестерского университета и компании Eastman Kodak создала первые в мире светоизлучающие полупроводниковые нанокристаллы, которые обеспечивают бесперебойное свечение на протяжении нескольких часов.

Немалое число молекул, как известно, обладает способностью поглощать и испускать фотоны. Однако свечение подобных молекул наблюдателю представляется мерцающим, поскольку избыточная энергия, передаваемая им падающими фотонами, может также

рассеиваться в виде тепла.

«Переход энергии в тепло равносилен ее потере», — комментирует ведущий автор работы Тодд Краусс (Todd Krauss), адъюнкт-профессор из Рочестерского университета.

Группа г-на Краусса проводила поиск технологичных, долговечных и недорогих заменителей органических светодиодов; для экспериментального исследования были синтезированы нанокристаллы на основе нескольких различных соединений. Анализом полученных образцов занимался Сяоюн Ван (Xiaoyong Wang). Проводя рутинную проверку свойств одного из таких образцов, ученый отметил отсутствие признаков ожидаемого мерцания. Наблюдения продолжались в течение четырех часов, и все это время кристалл исправно испускал фотоны (заметим, что традиционные материалы могут обеспечить лишь несколько минут бесперебойного свечения).

Тщательно изучив результаты опытов, авторы работы пришли к выводу о том, что выдающиеся свойства нанокристалла объясняются его исключительной структурой. В «обычных» образованиях такого типа разнородные слои полупроводниковых материалов оказываются четко отделены друг от друга. Новый нанокристалл, напротив, характеризуется наличием плавного перехода между «ядром» (CdZnSe) и «оболочкой» (ZnSe), что и позволяет подавить процессы, препятствующие испусканию фотонов.

По мнению г-на Краусса, производство нанокристаллов CdZnSe/ZnSe в промышленных объемах может решить проблему создания дешевых источников лазерного излучения. В настоящее время при конструировании лазеров, работающих на разных длинах волн, применяется несколько различных материалов и технологий. Использование нанокристаллов позволит разработать универсальный техпроцесс, поскольку для изменения длины волны испускаемого излучения инженеру будет достаточно поменять физические размеры самой наноструктуры. Ученый также считает вполне реальной перспективу замены органических светодиодов на нанокристаллы; при нанесении последних на плоскую поверхность можно, утверждает он, получать качественные дисплеи толщиной с бумагу.

Полная версия отчета будет опубликована в журнале Nature.

Подготовлено по материалам Рочестерского университета.