В Сколтехе смоделировали кинетику фотолюминесценции в материалах для оптоэлектроники будущего — Naked Science
09.12.2020
Сколтех

В Сколтехе смоделировали кинетику фотолюминесценции в материалах для оптоэлектроники будущего

4.1

Исследователи Сколтеха и их коллеги разработали две модели, хорошо воспроизводящие светоизлучающие характеристики полупроводниковых нанопластинок (наноплателетов), которые могут стать «строительными блоками» для оптоэлектроники будущего.

В Сколтехе смоделировали кинетику фотолюминесценции в материалах для оптоэлектроники будущего / ©Getty images

Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Chemistry Chemical Physics. В последние годы активное развитие получила оптоэлектроника – раздел фотоники, связанный с изучением квантово-механического воздействия света на полупроводники и другие материалы, используемые в электронике. Оптоэлектроника имеет перспективы применения в самых разных устройствах − от солнечных батарей и светодиодов до коллоидных лазеров, которые могут со временем прийти на смену классическим полупроводниковым лазерным диодам в сканерах штрих-кодов и системах оптоволоконной связи.

В рамках проблемы поиска материалов с улучшенными фотолюминесцентными свойствами по сравнению с существующими аналогами ученые исследуют кинетику низкоразмерных полупроводниковых нанопластинок. Они представляют собой плоские структуры с характерным размером в несколько нанометров. При помощи современных прецизионных методов синтеза можно выращивать нанопластинки нужной формы, толщины и кристаллической структуры – параметров, напрямую влияющих на характеристики фотолюминесценции.

Модель случайного блуждания на двумерной квадратной решетке, моделируемой как набор N × N вершин (атомов) с периодическими граничными условиями / ©pubs.rsc.org

«Для настройки параметров синтеза фотолюминесцентных нанокристаллов под конкретные приложения может потребоваться предсказание их спектральных и релаксационных характеристик, а для этого необходимо детально понимать и уметь моделировать кинетику фотолюминесценции», − отмечает один из авторов статьи, первый проректор Сколтеха, профессор Центра энергетических технологий Сколтеха (CEST) Кит Стивенсон.

Профессор Стивенсон, выпускник аспирантуры Сколтеха Александр Курилович, старший преподаватель Центра Сколтеха по научным и инженерным вычислительным технологиям для задач с большими массивами данных (CDISE) Владимир Палюлин и их коллеги обратили внимание, что в недавних экспериментальных работах наблюдается нетривиальная кинетика фотолюминесценции в полупроводниковых нанопластинках.

Как отмечают исследователи, в более ранних теоретических и экспериментальных исследованиях предполагался экспоненциальный характер уменьшения интенсивности фотолюминесценции в нанопластинках. Однако экспериментальные данные указывают на то, что на длительных временных интервалах интенсивность фотолюминесценции изменяется по степенноому закону, что подчеркивает сложность этого процесса.

Исследователи построили численную и теоретическую модели, описывающие кинетику фотолюминесценции в нанопластинках и основанные на описании поведения экситонов — квазичастиц, которые в случае рекомбинации могут излучать фотоны. Результаты моделирования указывают на то, что диффузия экситонов и их удержание на поверхностных дефектах хорошо описывают сложную кинетику фотолюминесценции. Это позволило успешно интерпретировать экспериментальные результаты по композитным нанопластинкам, изготовленным из селенида кадмия и сульфида кадмия.

«Результаты моделирования показали, что поверхностные дефекты играют важную роль для обеспечения фотолюминесценции на больших временах и способны вызывать задержку в рекомбинации экситонов. Это позволяет оценивать уровень плотности дефектов, который необходим для увеличения продолжительности фотолюминесценции», − поясняет профессор Стивенсон.

В исследовании также приняли участие специалисты из МГУ имени М. В. Ломоносова, Института физики и астрономии Потсдамского университета и Института теоретической физики имени А. И. Ахиезера Национального научного центра «Харьковский физико-технический институт».

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
Вчера, 06:30
Мария Азарова

Ученые проверили содержание побочных продуктов дезинфекции в чае, который заваривали водопроводной или наночистой водой с хлором. Уровни этих соединений в напитке были ниже, чем в самой воде, однако большинство из них оказались неизвестны исследователям — как и их воздействие на здоровье человека.

Вчера, 14:35
Алиса Гаджиева

Ученые из Института археологии и этнографии Сибирского отделения РАН обнаружили городище Шилкинской системы.

2 часа назад
Василий Парфенов

Целью новой программы Space-BACN станет разработка специального модуля оптической связи, который будет быстро перенастраиваться на новые частоты и режимы работы. В результате с его помощью военные и правительственные спутники смогут легко обмениваться данными как друг с другом, так и с аппаратами коммерческого назначения. Последних на низкой околоземной орбите планируется уже с дюжину «мегасозвездий» по несколько тысяч спутников в каждом.

11 сентября
Алиса Гаджиева

Необычное погребение обнаружили во время работ по устройству пруда в гольф-клубе.

Вчера, 06:30
Мария Азарова

Ученые проверили содержание побочных продуктов дезинфекции в чае, который заваривали водопроводной или наночистой водой с хлором. Уровни этих соединений в напитке были ниже, чем в самой воде, однако большинство из них оказались неизвестны исследователям — как и их воздействие на здоровье человека.

13 сентября
Сергей Васильев

Европейские биологи обнаружили, что лекарства могут накапливаться в клетках кишечной микрофлоры, меняя количество и сроки попадания препарата в организм человека.

3 сентября
Алиса Гаджиева

Два бронзовых тарана и свинцовые пули обнаружили на месте битвы при Эгатских островах, состоявшейся почти 23 века назад.

11 сентября
Алиса Гаджиева

Необычное погребение обнаружили во время работ по устройству пруда в гольф-клубе.

17 августа
Александр Березин

Наши леса вновь горят, сообщают СМИ. На вид все ясно: лес гибнет и скоро погибнет окончательно. Если бы не одно «но»: согласно научным работам в рецензируемых журналах, биомасса наших лесов за 26 лет выросла почти на 39%. А это совершенно немыслимый, рекордный прирост — что, конечно, не отменяет ущерб от пожаров для населенных пунктов. Кому верить: дыму пожаров со страниц СМИ или ученым? И почему борьба властей с пожарами, скорее всего, сделает ситуацию еще хуже? Попробуем разобраться.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: