Исследователи из Института автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН (ДВО РАН) с коллегами из Федерального научно-исследовательского центра «Кристаллография и фотоника» РАН (Самара), Исследовательского института CIC nanoGUNE (Испания) и Университета прикладных наук в Мюнстере (Германия) описали, как поверхность монокристаллического кремния изменяется при обработке лазером. Под воздействием лазерного излучения поверхность кристаллического кремния покрывается объемным «рисунком», который улучшает способность материала поглощать свет. На основе этого исследования ученые сконструировали датчик света, чувствительность которого в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн в два раза превышает характеристики прибора на основе обычного кремния. Такие способности материала позволяют удерживать стабильно сильный сигнал в кварцевом оптоволокне – это можно будет использовать для усовершенствования оптоволоконных сетей, обеспечивающих интернет-соединение.
«Мы несколько изменили принятую научным сообществом методику лазерной обработки: мы провели ее, когда материал находился не в воздушной среде, а в жидкой – метаноле. Это позволило предотвратить окисление кремния кислородом, избежать попадания какого-либо мусора на поверхность материала, а также сформировать регулярные и плотные наноструктуры», – объяснил Сергей Сюбаев, младший научный сотрудник лаборатории прецизионных оптических методов измерений Института автоматики и процессов управления ДВО РАН.
Оказалось, что полученные образцы отлично поглощают свет – «потери» составили не более 5% света, что позволяет использовать их в высокочувствительных фотодетекторах. На примере исходных образцов с «рисунком» ученые сконструировали фотодетектор, чувствительность которого была в два раза выше детектора с обычным кристаллом кремния.
Также ученые описали процесс, влияющий на изменение «узора» в зависимости от поляризации лазерного луча, то есть характеристики, отражающей направления распространения в пространстве электрического и магнитного полей световой волны.
Как отметил руководитель группы исследователей из Владивостока Александр Кучмижак, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории прецизионных оптических методов измерений Института автоматики и процессов управления ДВО РАН, в дальнейшем ученые планируют подробнее исследовать влияние разной мощности лазерного излучения на структуру монокристаллов кремния.
Исследование было поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ), а его результаты опубликованы в журнале Advanced Materials Technologies.
Источник: «Научная Россия»
распечатать статью