Кремниевая поверхность до обработки нитридом кремния и после. Иллюстрация авторов исследования

Нанолес помог создать самый черный кремний

Поверхность, которую получили ученые, представляет собой нанолес - двумерную периодическую матрицу из вертикальных кремниевых наноцилиндров. Эффекты, связанные с рассеянием Ми и "утечкой" света внутрь материала, приводят к тому, что поверхность поглощает почти весь свет, который на нее падает - доля отраженных лучей не превосходит 1,3 процента. При этом эффективность поглощения не теряется при угле падения света до 60 градусов.

Для производства экспериментальной кремниевой подложки ученые использовали литографию. Диаметр цилиндров составлял 250 нанометров, высота - 150 нанометров. Нанолес был залит слоем нитрида кремния Si₃N₄ толщиной в 60 нанометров. Полученный материал ученые окрестили "черным кремнием" - этим неформальным названием создатели солнечных батарей пользуются для описания поглощающих свет кремниевых поверхностей.

По словам самих ученых, такого рода поверхности могут быть полезны, например, при создании солнечных батарей. Так как отражение приводит к энергетическим потерям, то при создании "черного кремния" применяются разного рода антибликовые покрытия из диэлектриков и наночастиц. Авторы новой работы говорят, что самые эффективные методы не позволяют добиться доли отражения менее 10 процентов.

Примечательно, что в работе физики рассматривали несколько вариантов нанолеса, среди которых был и вариант с наносферами. Их расчеты показали, что сферы хорошо ловят свет, однако, в отличие от цилиндров, не дают ему "утекать" в подложку.

В свою очередь в начале февраля 2012 года в Nature Communications появилась статья американских физиков из Стэнфордского университета, которые предложили использовать не кремниевые шары, а кремниевые сферы для создания эффективных солнечных батарей. Как оказалось, эффективность такой батареи из 50-нанометрового слоя сфер сопоставима с эффективностью обычной батареи толщиной в микрон.

Ссылки по теме
- Наносферы помогут запереть свет в солнечных батареях – Lenta.ru, 08.02.2012
- Пучки нанотрубок помогут в разделении экситонов – Lenta.ru, 20.12.2011
- Физики создали сверхчерный материал – Lenta.ru, 29.09.2011