09.12.2020
Сколтех
2 420

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.
Позавчера, 21:16
Илья Ведмеденко

Перспективный российский многоцелевой самолет «Байкал» оторвался от земли. Первый полноценный полет машина должна выполнить до конца января.

Позавчера, 19:15
Илья Ведмеденко

Российские специалисты из НПО имени С. А. Лавочкина предложили создать надувной модуль, который будет уводить старые космические аппараты с орбиты.

5 часов назад
Сергей Васильев

Чем более многочисленной становится низкоорбитальная группировка Starlink, тем больше астрономических снимков оказываются испорчены пролетами ее спутников.

Позавчера, 11:00
Сергей Васильев

Новые измерения свойств минерала из глубоких слоев мантии показали, что ядро планеты теряет тепло в полтора раза активнее, чем полагали до сих пор.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

Позавчера, 21:16
Илья Ведмеденко

Перспективный российский многоцелевой самолет «Байкал» оторвался от земли. Первый полноценный полет машина должна выполнить до конца января.

26.12.2021
Александр Березин

Российская тяжелая ракета имеет все шансы взлететь после Starship, хотя ее начали создавать на 20 лет раньше, да и по параметрам она радикально уступает детищу Илона Маска. Попробуем разобраться, почему любая попытка создать классическую ракету в наши дни — пустая трата времени и средств. А заодно дать ответ на вопрос, какую космическую ракету на самом деле стоит создавать России.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

19.12.2021
Александр Речкин

Корпорация Илона Маска с 2012 года разрабатывает космический корабль, который может изменить правила игры в космической отрасли. Starship, как его называют, должен стать многоразовой транспортной системой, способной доставить на Красную планету до 100 человек за раз.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

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

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
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
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: