Физики обнаружили эффект, позволяющий решить ряд фундаментальных задач фотоники
Команда исследователей из Института физики Казанского федерального университета, университета ИТМО и Сколтеха выяснили, как структурные дефекты в полупроводниках усиливают фотолюминесценцию и электронное комбинационное рассеяние света. В своем исследовании ученые теоретически обосновали и экспериментально продемонстрировали ключевую роль оптического ближнего поля при его взаимодействии с веществом.
Делокализация оптического ближнего поля обусловлена взаимодействием света с оптическими неоднородностями в твердых телах, которые могут быть естественными, как в перовскитах (например, точечные дефекты и области двойникования), либо сформированы путем деструктуризации кристалла, в результате которой образуется множество квантовых точек.
В настоящей работе ученые выполнили деструктуризацию перовскита состава CsPbBr3 с помощью электрических импульсов постоянного тока и обнаружили, что если разупорядоченный кристалл контактирует с обычным кристаллом, то вдоль границы их соприкосновения возникает усиленная фотолюминесценция и электронное рамановское рассеяние света. Ближнеполевой фотон с увеличенным импульсом взаимодействует с ловушечными электронами благодаря наличию дефектов в синтезируемом кристалле.
Фундаментальным результатом работы является понимание природы взаимодействия света и вещества в двойных системах кристалл-жидкость, в котором главную роль играет неупругое широкополосное рассеяние света.
«Топологические структуры «порядок-беспорядок» представляют собой двойные системы «кристалл-жидкость», в которых существует дальний порядок и локальный беспорядок. Взаимодействие света с такой структурой усиливается благодаря каскадному механизму — по принципу матрешки — усиления оптического поля», — объяснил заведующий кафедрой оптики и нанофотоники Института физики КФУ Сергей Харинцев.
Построенная авторами физическая модель, основанная на взаимодействии фотонов ближнего поля с ловушечными электронами, может быть востребована в самых разных задачах нелокальной фотоники, оптоэлектроники и материаловедения. В их числе: усиленный фотокатализ для водородной энергетики, атомно-чувствительные сенсоры, широкополосные солнечные батареи, белые светодиоды, безрезонаторные лазеры, субдифракционная широкопольная визуализация, бесчиповые нейроморфные вычисления и высокотемпературная сверхпроводимость.
Узнавайте первыми главные энергетические новости и актуальную информацию о важных событиях дня в России и мире.
Подписывайтесь на наш Telegram-канал
"ГИС-Профи. Информационное сопровождение предприятий энергетической отрасли"