МОСКВА, 12 ноября. /ТАСС/. Российские и китайские физики обнаружили, что пленки из одностенных углеродных нанотрубок можно заставить более активно взаимодействовать с частицами света, если покрыть эти наноструктуры изнутри атомами фосфора. Подобное улучшение оптоэлектронных свойств нанотрубок позволит использовать их для создания высокочувствительных фотодетекторов и повышения КПД солнечных батарей, сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.
«Мы обнаружили, что высокая эффективность фотоумножения “горячих” носителей заряда в полупроводниковых пустых нанотрубках может быть дополнительно увеличена. Это можно достигнуть за счет легирования нанотрубок путем инкапсуляции фосфора внутри этих структур», — поясняет старший научный сотрудник лаборатории нанооптики и плазмоники МФТИ (Долгопрудный) Мария Бурданова, чьи слова приводит Центр научной коммуникации вуза.
Как отмечают ученые, сейчас ученые активно пытаются приспособить нанотрубки для создания материалов, способных поглощать терагерцовое излучение и другие формы электромагнитных волн, которые используются в работе систем беспроводной связи. Для решения этих задач важно понимать, насколько хорошо нанотрубки проводят ток и как на их свойства влияют различные примеси.
Российские и китайские физики впервые детально изучили то, как меняются оптоэлектронные свойства одностенных нанотрубок, если внутри них появляется слой из атомов фосфора. Недавно ученые открыли свидетельства того, что появление фосфора внутри нанотрубок заметным образом меняет поведение свободных электронов внутри этих структур, что заставило физиков изучить, как взаимодействуют «фосфорные» углеродные нанотрубки с терагерцовыми волнами.
Для этого ученые подсветили изготовленные ими нанотрубки при помощи инфракрасного лазера, источника терагерцового излучения, после чего проследили, как вели себя так называемые «горячие» носители заряда. Так физики называют свободные электроны и «дырки» (области с положительным зарядом), которые обладают необычно высокой кинетической энергией. «Горячие» носители заряда, возникающие в результате взаимодействий света и полупроводников, играют важную роль в работе датчиков фотонов и других оптоэлектронных приборов.
Проведенные учеными замеры показали, что в легированных фосфором нанотрубках не только изначально присутствует больше электронов, но и образуется гораздо больше «горячих» электронно-дырочных пар под действием оптического импульса, причем их количеством и скоростью формирования можно управлять, меняя состав и структуру наполнителя. Это может позволить гибко подбирать наноматериалы для решения конкретных задач, в том числе повышения КПД солнечных элементов и разработки новых фотодетекторов.
О нанотрубках.
Первые углеродные нанотрубки были созданы экспериментальным путем и детально изучены в 1991 году. Как показали опыты, они обладают множеством полезных свойств — эти структуры хорошо проводят тепло и ток, отличаются высокой прочностью и механической устойчивостью. Впоследствии ученые обнаружили, что их можно применять для создания сверхчувствительных детекторов различных газов, гибких сенсорных панелей.