帶有殼形結(jié)構(gòu)的納米粒子可以提高光電探測(cè)效率和速度
提高光傳感器的靈敏度或太陽(yáng)能電池的效率需要對(duì)光捕獲進(jìn)行微調(diào)。阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)(KAUST)的研究人員利用復(fù)雜的幾何圖形來(lái)開(kāi)發(fā)微小的殼形結(jié)構(gòu),可以提高光電探測(cè)器效率和速度(Advanced Materials,“Resonance-enhanced absorption in hollow nanoshell spheres with omnidirectional detection and high responsivity and speed”)。 具有精心控制的多殼結(jié)構(gòu)的氧化鋅納米粒子可以捕獲光,從而改善光電探測(cè)器的性能。(圖片來(lái)源:阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)) 為了提高光的效率,已經(jīng)研究了許多光腔設(shè)計(jì):通過(guò)捕獲電磁波或?qū)⒐庀拗频狡骷挠性磪^(qū)以增加吸收。大多數(shù)采用簡(jiǎn)單的微米球或納米球,光在球體內(nèi)傳播時(shí)在內(nèi)表面來(lái)回反射,就如我們所熟知的回音壁模式一樣。 前阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)的科學(xué)家Der-Hsien Lien現(xiàn)在是加州大學(xué)伯克利分校的博士后研究員,他和來(lái)自中國(guó),澳大利亞和美國(guó)的同事一起證明了,由凸起的納米殼組成的更復(fù)雜的幾何形狀改善了光探測(cè)器的性能,通過(guò)提高光學(xué)探測(cè)器的運(yùn)行速度使得它們能夠從各個(gè)方向檢測(cè)光線。 阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)首席研究員Jr-Hau He解釋說(shuō),表面效應(yīng)在某些設(shè)備的操作中起著重要作用。納米材料由于其高的表面積與體積比而提供了改善性能的方法!叭欢M管納米材料在光檢測(cè)方面與大塊相比具有更高的靈敏度,但光 - 物質(zhì)相互作用較弱,因?yàn)樗鼈兏,”He說(shuō)!盀榱烁纳七@一點(diǎn),我們?cè)O(shè)計(jì)了用于捕獲光線的結(jié)構(gòu)! 研究人員用半導(dǎo)體氧化鋅制造了球形多個(gè)納米殼。他們將固體碳球浸入到氧化鋅鹽溶液中,并涂上光學(xué)材料。熱處理除去了碳模板并確定了剩余的氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的幾何形狀,包括殼的數(shù)量和它們之間的間距。因此,Lien及其同事能夠設(shè)計(jì)外殼和內(nèi)殼之間的相互作用,從而在納米材料表面附近誘導(dǎo)回音壁模式和光吸收。 該團(tuán)隊(duì)將他們的納米外殼集成到光電探測(cè)器中。球形納米外殼的對(duì)稱性意味著可以激發(fā)回音壁模式,而幾乎不依賴于入射角或入射光的偏振。 |