EA010503B1 - High-efficient small-aperture light converter - Google Patents
High-efficient small-aperture light converter Download PDFInfo
- Publication number
- EA010503B1 EA010503B1 EA200700629A EA200700629A EA010503B1 EA 010503 B1 EA010503 B1 EA 010503B1 EA 200700629 A EA200700629 A EA 200700629A EA 200700629 A EA200700629 A EA 200700629A EA 010503 B1 EA010503 B1 EA 010503B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- nanocrystals
- group
- quantum
- optical
- film
- Prior art date
Links
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 claims abstract description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 43
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 36
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 33
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 32
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 27
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 26
- 239000004038 photonic crystal Substances 0.000 claims description 19
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 13
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 13
- 239000000499 gel Substances 0.000 claims description 12
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 12
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 11
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 10
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims description 10
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 8
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011022 opal Substances 0.000 claims description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 8
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 6
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 21
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 abstract description 19
- 239000004054 semiconductor nanocrystal Substances 0.000 abstract description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 8
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 abstract description 7
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 abstract description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 abstract description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 12
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 10
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 7
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 5
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 101100324465 Caenorhabditis elegans arr-1 gene Proteins 0.000 description 4
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 4
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002048 anodisation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 3
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 3
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 3
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 2
- 229910001437 manganese ion Inorganic materials 0.000 description 2
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 2
- 229910021426 porous silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000006862 quantum yield reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001235 sensitizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 241000252095 Congridae Species 0.000 description 1
- YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N Deuterium Chemical compound [2H] YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- 108010043121 Green Fluorescent Proteins Proteins 0.000 description 1
- 229920005479 Lucite® Polymers 0.000 description 1
- 206010034960 Photophobia Diseases 0.000 description 1
- 241001499740 Plantago alpina Species 0.000 description 1
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- IUFDZNVMARBLOJ-UHFFFAOYSA-K aluminum;quinoline-2-carboxylate Chemical compound [Al+3].C1=CC=CC2=NC(C(=O)[O-])=CC=C21.C1=CC=CC2=NC(C(=O)[O-])=CC=C21.C1=CC=CC2=NC(C(=O)[O-])=CC=C21 IUFDZNVMARBLOJ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010407 anodic oxide Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Substances [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L chromic acid Substances O[Cr](O)(=O)=O KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000007739 conversion coating Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 229910052805 deuterium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N furo[3,4-b]pyrazine-5,7-dione Chemical compound C1=CN=C2C(=O)OC(=O)C2=N1 AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000013469 light sensitivity Diseases 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000001748 luminescence spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000013335 mesoporous material Substances 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 239000012982 microporous membrane Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 1
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0232—Optical elements or arrangements associated with the device
- H01L31/02322—Optical elements or arrangements associated with the device comprising luminescent members, e.g. fluorescent sheets upon the device
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
- G02B1/002—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of materials engineered to provide properties not available in nature, e.g. metamaterials
- G02B1/005—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of materials engineered to provide properties not available in nature, e.g. metamaterials made of photonic crystals or photonic band gap materials
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение относится к оптическим приборам, в частности к приборам, содержащим полупроводниковые квантоворазмерные структуры, в которых проявляются эффекты сильного пространственного ограничения электронов, и фотонные кристаллы, в которых пространственное ограничение распространения фотонов проявляется в видимой области электромагнитного спектра. Изобретение может быть использовано в различных оптоэлектронных устройствах, таких как фотодетекторы, светоизлучатели и конверторы.The present invention relates to optical devices, in particular to devices containing semiconductor quantum-dimensional structures in which the effects of strong spatial electron confinement are manifested, and photonic crystals in which the spatial restriction of photon propagation appears in the visible region of the electromagnetic spectrum. The invention can be used in various optoelectronic devices, such as photodetectors, light emitters and converters.
Описание предшествующего уровня техникиDescription of the Related Art
Развитие промышленной электроники на современном этапе сконцентрировано на высокотехнологичных направлениях микроэлектроники, предъявляя всё более и более возрастающие требования к материалам и технологиям. Проблема существенного снижения материалоёмкости и энергопотребления, а также необходимость радикального повышения быстродействия заставляет производителей обращаться к нанотехнологиям. Поиск учёных в этом направлении привёл к появлению новых дисциплин - прикладных, таких как нанооптика, наноэлектроника, нанотехника, и фундаментальных, как физика квантоворазмерных систем, фотоника одиночных атомов и молекул, квантовая химия и др. Наиболее продуктивным оказывается поиск новых технологий в области оптики квантоворазмерных структур полупроводниковых соединений, для которых обычное уменьшение размера в одном или сразу нескольких измерениях приводит к координально новым свойствам, т.н. квантоворазмерным эффектам. На некоторых из уже изученных явлениях построены новые приборы - например, одномодовые полупроводниковые инжекционные лазеры с гетероструктурой на множественных квантовых ямах или нелинейные оптические фильтры на основе матриц с внедрёнными квантовыми точками и др. При этом, как правило, обычных аналогов таким приборам не находится.The development of industrial electronics at the present stage is concentrated on high-tech areas of microelectronics, presenting more and more increasing requirements for materials and technologies. The problem of a significant reduction in material consumption and energy consumption, as well as the need for a radical increase in performance forces manufacturers to turn to nanotechnology. The search for scientists in this direction has led to the emergence of new disciplines - applied, such as nanooptics, nanoelectronics, nanotechnology, and fundamental, such as the physics of quantum systems, photonics of single atoms and molecules, quantum chemistry, etc. The most productive is the search for new technologies in the field of quantum optics structures of semiconductor compounds for which the usual size reduction in one or several measurements at once leads to fundamentally new properties, the so-called quantum effects. Some of the phenomena already studied have built new devices - for example, single-mode semiconductor injection lasers with a heterostructure on multiple quantum wells or nonlinear optical filters based on matrices with embedded quantum dots, etc. Moreover, as a rule, there are no ordinary analogs to such devices.
В сфере оптоэлектронного приборостроения усилия конструкторов и дизайнеров сконцентрированы прежде всего на преодолении разрыва между потребительскими запросами и технологическими возможностями серийного производства. В отношении средств оптического отображения информации продолжительного использования (дисплеи, табло, индикаторные панели, датчики и др.) основными критериями остаются эргономические характеристики и удельные стоимостные показатели по эксплуатации. В свою очередь снижение себестоимости эксплуатации означает, что общая эффективность преобразования управляющего воздействия в полезный сигнал должна быть выше, а затраты на производство - ниже. Достигнуть здесь положительного результата можно как применением новых материалов, так и внедрением новых конструкторских решений.In the field of optoelectronic instrument engineering, the efforts of designers and designers are concentrated primarily on bridging the gap between consumer demands and the technological capabilities of mass production. With regard to the means of optical display of information for long-term use (displays, displays, indicator panels, sensors, etc.), the main criteria remain ergonomic characteristics and specific cost indicators for operation. In turn, reducing the cost of operation means that the overall efficiency of converting the control action into a useful signal should be higher and production costs lower. A positive result can be achieved here both by using new materials and by introducing new design solutions.
Традиционные решения для светопреобразующих устройств сводились главным образом к поиску новых люминофоров или новых способов их возбуждения. В основном такие попытки приводили к тому, что некоторый выигрыш устройства в одном параметре оборачивался существенным проигрышем в другом. Так, например, проблему повышения интенсивности излучения светопреобразующих покрытий можно решить применением органических красителей. Однако традиционно применяемые для этого органические люминесцирующие материалы обладают рядом неустранимых недостатков, к которым в первую очередь следует отнести фотохимическую нестабильность, фиксированность спектральных характеристик, низкую оптическую плотность, атмосферно-климатическую неустойчивость и некоторые другие. В силу указанных причин люминофоры построенные на основе органических соединений не обладают необходимой совместимостью с самым широким классом фотоприборов - полупроводниковых кремниевых фотоприёмников.Traditional solutions for light-converting devices were reduced mainly to the search for new phosphors or new ways of exciting them. Basically, such attempts led to the fact that some gain of the device in one parameter turned into a significant loss in the other. So, for example, the problem of increasing the radiation intensity of light-converting coatings can be solved using organic dyes. However, organic luminescent materials traditionally used for this have a number of irreparable disadvantages, which primarily include photochemical instability, fixed spectral characteristics, low optical density, atmospheric and climatic instability, and some others. For these reasons, phosphors built on the basis of organic compounds do not have the necessary compatibility with the widest class of photographic devices - semiconductor silicon photodetectors.
Существует также и альтернативный путь решения проблемы создания приборов с новыми характеристиками. Для подавляющего большинства уже существующих и ещё выпускающихся дорогостоящих или уникальных, или даже просто серийно выпускаемых приборов гораздо эффективнее осуществить недорогую модернизацию (улучшить какой-либо из параметров), чем перестраивать всё производство на принципиально новый продукт и осуществлять замену им всего существующего парка приборов. Этот подход наглядно иллюстрируется решением известной проблемы повышения чувствительности серийно выпускаемых кремниевых фотоприёмников в ультрафиолетовом диапазоне оптического спектра. Процесс нанесения дополнительного сенсибилизирующего покрытия экономичен и не нарушает отлаженного технологического процесса, но выбор материала для создания такого покрытия опять же возвращает нас к решению проблемы поиска новых люминофоров.There is also an alternative way to solve the problem of creating devices with new characteristics. For the vast majority of existing and still available expensive or unique, or even just commercially available devices, it is much more efficient to carry out inexpensive modernization (improve any of the parameters) than to rebuild the entire production with a fundamentally new product and replace it with the entire existing fleet of devices. This approach is clearly illustrated by the solution of the well-known problem of increasing the sensitivity of commercially available silicon photodetectors in the ultraviolet range of the optical spectrum. The process of applying an additional sensitizing coating is economical and does not violate a well-established technological process, but the choice of material for creating such a coating again brings us back to the solution of the problem of searching for new phosphors.
Суть предлагаемого в изобретении решения сводится к тому, чтобы не только использовать новые высокоэффективные, стабильные и недорогие материалы, но и искусственно сконцентрировать их излучение в направлении максимально полезного действия. Решение базируется на использовании двухмерных фотонных кристаллов, изготовленных по тонкоплёночной технологии, и квантоворазмерных полупроводниковых нанокристаллов, легированных ионами некоторых металлов.The essence of the solution proposed in the invention is to not only use new highly effective, stable and inexpensive materials, but also artificially concentrate their radiation in the direction of maximum beneficial effect. The solution is based on the use of two-dimensional photonic crystals made by thin-film technology and quantum-sized semiconductor nanocrystals doped with ions of certain metals.
Применение легированных полупроводниковых нанокристаллов позволяет избежать проблем, связанных с фотохимической нестабильностью, присущей всем органическим люминесцентным материалам [[1] О.В1а88е, В.С.ОгаЬта1ег. Ьиттевсеи! таЮпаЕ. Вегйи: §ргшдег-Уег1ад, 1994], используемым для светопреобразующих покрытий. Применявшиеся ранее методы предполагали наличие различных органических люминесцентных покрытий таких, например, как алюмино-трис-хинолат (Л1шппш.11п-Тп5-Ошио1а1е)The use of doped semiconductor nanocrystals avoids the problems associated with the photochemical instability inherent in all organic luminescent materials [[1] O. V1a88e, V. S. Ogaltaeg. The bastards! taupaE. Wegyi: §rgshdeg-Waegad, 1994], used for light-conversion coatings. The methods used earlier assumed the presence of various organic luminescent coatings, such as, for example, aluminum-tris-quinolate (L1shppsh.11p-Tp5-Oshio1a1e)
- 1 010503 [[2] Ра1сп1 XVО 9727503 Огдашс БиттскссгИ СоаДпд Рог ЫдЫ Ос1ссЮг5|. которые включались в состав фотодетекторов и осуществляли преобразование ультрафиолетовой составляющей солнечного спектра в излучение зелёного света. чтобы таким образом обеспечить повышение световой эффективности фотодетектора. либо же использовались сложные многокомпонентные детекторы. состоящие из светопоглощающей пластино-образной основной части и по меньшей мере одного. присоединённого к ней. оптического волновода [[3] Ра1сп1 И8 5132530 ЫдЫ ЭсЮсЮг Ваксб Оп Р1иогс8ссп1 Оуск]. причём обе части содержат флуоресцирующий краситель. с помощью которого поглощаемый свет преобразуется во флуоресцентное излучение. подводимое далее посредством полного внутреннего отражения к светочувствительному полупроводниковому элементу. Эти методы имеют один общий недостаток. который связан с использованием люминесценции быстро деградирующих органических молекул. а применение преобразования излучения исключительно только в зелёный свет и паразитная интерференция от поверхностей оптического покрытия существенно ограничивают технические характеристики прибора. и в гораздо большей степени. чем для сеточной структуры квантоворазмерных полупроводниковых нанокристаллов. подобных тем. которые описываются в настоящем изобретении. Другой существующий метод предполагает создание многослойных структур. состоящих из чувствительного к ультрафиолетовому излучению слоя пластика люцита зелёного 6609 (Рсгкрсх Сгссп 6609). содержащего флуоресцирующий краситель. и непрозрачного в видимом диапазоне фильтра. которые изготавливаются и монтируются на фотоприёмник в процессе его сборки [[4] Ра1си1 СВ 2200987 ИИгауюШ ВаЛаДои Ос1сс1ог|. Однако в этом методе используемый фильтр непрозрачен в важном оптическом диапазоне между 405 нм и 660 нм. Более того. зелёный флуоресцентный краситель не является подходящим материалом для использования в серийных кремниевых фотодиодах. максимум спектральной чувствительности которых лежит в красной области спектра. и также является намного менее стабильным. чем неорганические полупроводниковые материалы.- 1 010503 [[2] Ra1sp1 XVO 9727503 Ogdashs Bittsssssg SoaDpd Rog Izdy Os1ssyug5 |. which were included in the composition of photodetectors and carried out the conversion of the ultraviolet component of the solar spectrum into the emission of green light. so as to provide an increase in the light efficiency of the photo detector. or complex multicomponent detectors were used. consisting of a light-absorbing plate-shaped main part and at least one. attached to her. Optical waveguide [[3] Pa1sp1 I8 5132530 Ydyy Esyusyug Vaksb Op P1iogs8ssp1 Ousk]. moreover, both parts contain a fluorescent dye. by which the absorbed light is converted into fluorescent radiation. further supplied by total internal reflection to the photosensitive semiconductor element. These methods have one common drawback. which is associated with the use of luminescence of rapidly degrading organic molecules. and the application of radiation conversion exclusively to green light and spurious interference from the surfaces of the optical coating significantly limit the technical characteristics of the device. and to a much greater extent. than for the grid structure of quantum-sized semiconductor nanocrystals. like those. which are described in the present invention. Another existing method involves the creation of multilayer structures. consisting of a layer of plastic lucite green 6609 sensitive to ultraviolet radiation (Rsgkrskh Sgsssp 6609). containing fluorescent dye. and an opaque filter in the visible range. which are manufactured and mounted on the photodetector in the process of its assembly [[4] Ra1si1 SV 2200987 IIGAUISH VaLaDoi Os1ss1og |. However, in this method, the filter used is opaque in the important optical range between 405 nm and 660 nm. Moreover. green fluorescent dye is not a suitable material for use in commercial silicon photodiodes. the maximum spectral sensitivity of which lies in the red region of the spectrum. and is also much less stable. than inorganic semiconductor materials.
На основании выше изложенного ясно. что существует потребность в новых эффективных. надёжных и более экономичных светопреобразующих приборах. в которых нашли бы применение новые материалы и физические явления.Based on the foregoing, it is clear. that there is a need for new effective ones. reliable and more economical light converting devices. in which new materials and physical phenomena would find application.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Задачей изобретения является создание высокоэффективного широкополосного оптического спектрального конвертора коротковолнового излучения в длинноволновое. обладающего узкой угловой диаграммой направленности преобразованного излучения. принцип действия которого основан на использовании двумерной фотонной структуры с внедрёнными в её поры легированными полупроводниковыми квантоворазмерными нанокристаллами. и полупроводниковых светоизлучающих и фотоприёмных приборов. модифицированных с его помощью.The objective of the invention is to provide a high-performance broadband optical spectral converter of short-wave radiation to long-wave. having a narrow angular radiation pattern of the converted radiation. the principle of operation of which is based on the use of a two-dimensional photonic structure with doped semiconductor quantum-sized nanocrystals embedded in its pores. and semiconductor light emitting and photodetector devices. modified with it.
Поставленная задача в оптическом спектральном конверторе (устройство). представляющем собой плёнку прозрачного направленно структурированного материала. содержащего распределённую в порах субстанцию. преобразующую длину волны излучения. решена тем. что указанная субстанция выполнена в виде ксерогеля. содержащего квантоворазмерные наноструктуры (нанокристаллы. кластеры). которые обладают сильными квантоворазмерными эффектами.The task in the optical spectral converter (device). representing a film of transparent directionally structured material. containing substance distributed in the pores. converting radiation wavelength. resolved by that. that the specified substance is made in the form of a xerogel. containing quantum-well nanostructures (nanocrystals. clusters). which have strong quantum effects.
Ксерогель выбирают из группы гелей А12О3. 1п2О3. Т1О2. 8Ю2.Xerogel is selected from the group of gels A1 2 O 3 . 1p 2 About 3 . T1O 2 . 8TH 2 .
Нанокристаллы выбираются из группы полупроводниковых соединений ΑΙΙΒνι. ΑΙΒνπ. АШВ\ предпочтительно из группы соединений С68. Сб8с. Ζπ8. 2п8с или их сочетанием в структурах ядро/оболочка Сб8с^п8. ^пЗ^Мп^^пЗ.Nanocrystals are selected from the group of semiconductor compounds Α ΙΙ Β νι . Α Ι Β νπ . A W B \ preferably from the group of compounds C68. Sat8s Ζπ8. 2p8s or their combination in the structures of the core / shell Sb8s ^ n8. ^ nP ^ Mn ^^ pZ.
Нанокристаллы легированы ионами металлов из группы элементов Мп2+. Еи3+. ТЬ3+. 8т3+.Nanocrystals are doped with metal ions from the group of elements Mn 2+ . Her 3+ . TH 3+ . 8t 3+ .
Плёнка прозрачного направленно структурированного материала является одним из типов фотонных кристаллов ряда: пористая мембрана. монослой мезотрубок. синтетический опал. а материал для изготовления фотонного кристалла выбирается из ряда оксидов 31О2. А12О3. Т1О2.A film of a transparent directionally structured material is one of the types of photonic crystals of the series: a porous membrane. monolayer mesotube. synthetic opal. and the material for the manufacture of the photonic crystal is selected from a series of oxides 31O 2 . A1 2 O 3 . T1O 2 .
Поставленная задача в оптическом фотоприёмном устройстве (прибор) коротковолнового излучения. представляющем собой светочувствительный детектор оптического диапазона с тонкоплёночным оптическим элементом (конвертором) из прозрачного направленно структурированного материала. содержащего распределённую в её порах субстанцию. преобразующую длину волны излучения. решена тем. что указанная субстанция выполнена в виде ксерогеля содержащего квантоворазмерные наноструктуры (нанокристаллы. кластеры). которые обладают сильными квантоворазмерными эффектами.The task in the optical photodetector device (device) of short-wave radiation. which is a photosensitive detector of the optical range with a thin-film optical element (converter) from a transparent directionally structured material. containing substance distributed in its pores. converting radiation wavelength. resolved by that. that the indicated substance is made in the form of a xerogel containing quantum-sized nanostructures (nanocrystals. clusters). which have strong quantum effects.
Ксерогель выбирают из группы гелей А12О3.1п2О3. Т1О2. ЗЮ2.Xerogel is selected from the group of gels A1 2 O 3 .1p 2 O 3 . T1O 2 . SJ 2 .
Нанокристаллы выбираются из группы полупроводниковых соединений ΑΙΓΒνι. ΑΙΒνΉ. Α|||Βν. предпочтительно из группы соединений СбЗ. СбЗс. Ζπ8. Ζи8с или их сочетанием в структурах ядро/оболочка СбЗс^пЗ. ^пЗ^Мп^^пЗ.Nanocrystals are selected from the group of semiconductor compounds Α ΙΓ Β νι . Α Ι Β νΉ . Α ||| Β ν . preferably from the group of compounds of the CBS. SatSs. Ζπ8. Si8c or their combination in the structures of the core / shell of the SbZs ^ nZ. ^ nP ^ Mn ^^ pZ.
Нанокристаллы легированы ионами металлов из группы элементов Мп2+. Еи3+. ТЪ3+. 8т3+.Nanocrystals are doped with metal ions from the group of elements Mn 2+ . Her 3+ . TL 3+ . 8t 3+ .
Плёнка прозрачного направленно структурированного материала является одним из типов фотонных кристаллов ряда: пористая мембрана. монослой мезотрубок. синтетический опал. а материал для изготовления фотонного кристалла выбирается из ряда оксидов 81О2. А12О3. Т1О2.A film of a transparent directionally structured material is one of the types of photonic crystals of the series: a porous membrane. monolayer mesotube. synthetic opal. and the material for the manufacture of the photonic crystal is selected from a number of oxides 81O 2 . A1 2 O 3 . T1O 2 .
Светочувствительным детектором оптического диапазона предпочтительно является фотодиод или фототранзистор. а основа прибора выполнена на кремниевой структуре.The photosensitive optical range detector is preferably a photodiode or phototransistor. and the base of the device is made on a silicon structure.
- 2 010503- 2 010503
Светочувствительным детектором может являться фоторезистор, солнечный элемент или ПЗСматрица.The photosensitive detector may be a photoresistor, a solar cell, or a CCD.
В способе повышения чувствительности фотодетектора к коротоковолновому излучению оптического диапазона (синего и УФ-диапазонов спектра), заключающемся в том, что на светочувствительную площадку фотодетектора наносится дополнительное тонкоплёночное оптическое покрытие (конвертор), поставленная задача решена тем, что покрытие представляет собой плёнку прозрачного направленно структурированного материала (фотонный кристалл), содержащего распределённую в порах субстанцию, преобразующую длину волны излучения.In the method of increasing the sensitivity of the photodetector to short-wavelength radiation of the optical range (blue and UV spectral ranges), namely, that an additional thin-film optical coating (converter) is applied to the photosensitive area of the photodetector, the problem is solved in that the coating is a transparent transparent directional structured film material (photonic crystal) containing a substance distributed in the pores that converts the radiation wavelength.
Субстанция, преобразующая длину волны излучения, является ксерогелем из группы гелей Л120з, 1и20з, Т102, 8ί02, содержащим легированные квантоворазмерные нанокристаллы из группы полупроводниковых соединений ΑΙΙΒνι, Α'Βν|1. Α|||Βν, предпочтительно из группы полупроводниковых соединений Сб8. Сб8е, Ζηδ, 2и8е или их сочетанием в структурах ядро/оболочка Сб8е/2и8, (2п8е:Мп2+)/2и8, и легированы ионами металлов из группы элементов Ми2+, Еи3+, ТЬ3+, 8т3+.The substance that converts the radiation wavelength is a xerogel from the group of gels Л1 2 0З, 1и 2 0з, Т10 2 , 8ί0 2 , containing doped quantum-size nanocrystals from the group of semiconductor compounds Α ΙΙ Β νι , Α'Β ν | 1 . Α ||| Β ν , preferably from the group of semiconductor compounds Sb8. Cb8e, Ζηδ, 2i8e or their combination in the core / shell structures of Cb8e / 2i8, (2n8e: Mn 2+ ) / 2i8, and are doped with metal ions from the group of elements Mi 2+ , Eu 3+ , Tb 3+ , 8m 3+ .
Плёнка прозрачного направленно структурированного материала является одним из типов фотонных кристаллов ряда: пористая мембрана, монослой мезотрубок, синтетический опал.A film of a transparent directionally structured material is one of the types of photonic crystals of the series: a porous membrane, a monolayer of mesotubes, and synthetic opal.
Фотодетектором может являться стандартный коммерческий фотоприёмник из ряда полупроводниковых приборов - фотодиод, фототранзистор, фоторезистор, ПЗС-детектор, солнечный элемент.A photodetector can be a standard commercial photodetector from a number of semiconductor devices - a photodiode, a phototransistor, a photoresistor, a CCD detector, and a solar cell.
Стандартный коммерческий фотоприёмник выполнен на кремниевой основе.The standard commercial photodetector is made on a silicon basis.
Краткое описание иллюстрацийBrief Description of the Illustrations
Упомянутые выше и прочие факторы, особенности и преимущества изобретения будут очевидны из последующего более детального описания типичных реализаций настоящего изобретения, например, из сопровождающих рисунков, в которых отражается характерная связь между взаимодействующими частями объектов посредством различных проекций. Рисунки не обязательно соответствуют реальному масштабу, но безусловно отражают принцип взаимодействия и расположение частей иллюстрируемых объектов изобретения.The above-mentioned and other factors, features and advantages of the invention will be apparent from the following more detailed description of typical implementations of the present invention, for example, from the accompanying drawings, which reflect the characteristic relationship between the interacting parts of objects through various projections. The drawings do not necessarily correspond to the real scale, but they certainly reflect the principle of interaction and the arrangement of parts of the illustrated objects of the invention.
Ниже приведено краткое описание рисунков, поясняющих суть данного изобретения.The following is a brief description of the drawings explaining the essence of this invention.
Фиг. 1 иллюстрирует примеры различного типа наноструктур: а - микропористый кремний, Ь- мезотрубки, с - синтетический опал, и ά, е, Г, - соответственно, те же структуры с порами заполненными гелем, содержащим полупроводниковые квантоворазмерные нанокристаллы.FIG. 1 illustrates examples of various types of nanostructures: a - microporous silicon, b - mesotubes, c - synthetic opal, and ά, e, Г - respectively, the same structures with pores filled with gel containing semiconductor quantum-sized nanocrystals.
Фиг. 2 иллюстрирует диаграммы углового рассеяния относительно направления пор для тонкой плёнки пористого оксида алюминия при различных углах φ падения светового луча.FIG. 2 illustrates angular scattering diagrams relative to the direction of pores for a thin film of porous alumina at various angles φ of incidence of the light beam.
Фиг. 3 - спектры поглощения (АЬз) и фотолюминесценции (РЬ) квантоворазмерных нанокристаллов (Ζηί^:Μη)/Ζηδ в тонкой полимерной плёнке, измеренные при комнатной температуре.FIG. 3 - absorption spectra (AB3) and photoluminescence (Pb) of quantum-sized nanocrystals (Ζηί ^: Μη) / Ζηδ in a thin polymer film, measured at room temperature.
Фиг. 4 - угловую диаграмму рассеяния тонкой плёнки мезопористого оксида алюминия, содержащего в порах квантоворазмерные нанокристаллы С68, легированные ионами марганца (о) и, для сравнения, угловая индикатрисса люминесценции тех же нанокристаллов в полимерной плёнке (А).FIG. 4 is an angular diagram of the scattering of a thin film of mesoporous aluminum oxide containing pore C68 nanocrystals doped with manganese ions (o) in the pores and, for comparison, the angular indicatrix of the luminescence of the same nanocrystals in the polymer film (A).
Фиг. 5 схематически иллюстрирует вид спектрального конвертора света синего и УФ-диапазона спектра в длинноволновое излучение.FIG. 5 schematically illustrates a view of a spectral converter of blue and UV light in the long-wavelength range.
Фиг. 6 - вид высокоэффективной спектральной индикаторной панели с узконаправленной угловой индикатрисой излучения.FIG. 6 is a view of a highly efficient spectral display panel with a narrowly angled radiation indicatrix.
Фиг. 7 - фотоприёмник с улучшенной световой чувствительностью в ближней УФ-области спектра.FIG. 7 - photodetector with improved light sensitivity in the near UV region of the spectrum.
Подробное описание изобретения и предпочтительных примеров реализацииDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION AND PREFERRED EMBODIMENTS
В течение последнего десятилетия неуклонно возрастает интерес к синтезу плёнок, легированных оптически активными центрами. Значительное внимание уделяется золь-гель методу получения люминесцентных плёнок. Особенностью золь-гель технологии является возможность формирования люминесцентных плёнок ксерогелей в различных мезопористых матрицах [[5] Ν.ν.ΟαροικηΚο. 8уиίйез^з αηά 0рйса1 РгорегОез оГ Ейтз Еогтей Ьу Гйе 8о1-Ое1 МеГйой ίη Мезорогоиз МаГйсез. 1оита1 оГ Аррйей 8ресГгозсору, V. 69, №. 1 (2002) 1-20]. К числу наиболее привлекательных мезопористых материалов можно отнести плёнки пористого анодного оксида алюминия, состоящие из гексагонально упакованных самоорганизованных ячеек с вертикально расположенными мезопорами посредине ячеек [[6] С.Е.ТНотрзоо αηά С.СЛУооб. №Гиге, V. 290 (1981) 230-232]. Уникальные свойства плёночной структуры микропористый ксерогель/мезопористый анодный оксид алюминия, такие как её сравнительно высокая прозрачность, возможность формирования на различных подложках, модуляция в широких пределах показателя преломления ксерогеля, сформированного в порах, варьирование толщины и пористости плёнок и др. [[7] Ра1еШ И8 5580825 1996 Ргосезз Гог такшд тиййеуе1 ^иΐе^сοηиесΐ^οиз οί е1есГгошс сотро^й^. ν1;·ιάίιηίΓ Α. ^аЬииον, νίΠΗν Α. 8око1, ν1;·ιάίιηίΓ М. Рагкин, А11а I. №гоЬ’уоуа (ΒΥ). Ιηΐ. Тес1то1оду Ехскаоде Согр.; [8] Ра1еШ И8 4859288 1989 Рогоиз ааоФс айшшшт ох1бе Гйтз. ВоЬт С. Еитеаих, ^1Шат В. ВщЬу (ΟΒ). Α1саη [ЩегпаОогий МтИей], требуют изучения различных факторов, определяющих возможное увеличение интенсивности фотолюминесценции (ФЛ) центров активации. При формировании такой структуры толщина люминесцентного слоя, задаваемая предварительно выращенной плёнкой анодного оксида, может достигать нескольких десятков микрометров, т. е. находиться в области масштаба между тонкими плёнками и объёмными материалами. Люминесценция нанокристаллов в плёнках, сформированных вOver the past decade, interest in the synthesis of films doped with optically active centers has been steadily increasing. Considerable attention is paid to the sol-gel method for producing luminescent films. A feature of sol-gel technology is the ability to form luminescent xerogel films in various mesoporous matrices [[5] Ν.ν.ΟαροικηΚο. 8yyyyyu ^ z αηά 0rice1 Röregöz oG Yytz Yogtey Liu Guye 8o1-Oe1 MeGyoy ίη Mesorogy MaGysez. 1oya1 oG Arryey 8resGgozsor, V. 69, no. 1 (2002) 1-20]. Among the most attractive mesoporous materials are porous anodic alumina films consisting of hexagonally packed self-organized cells with vertically arranged mesopores in the middle of the cells [[6] S.E. Totrzoo αηά C. SLUoob. No. Gige, V. 290 (1981) 230-232]. The unique properties of the film structure are microporous xerogel / mesoporous anodic alumina, such as its relatively high transparency, the possibility of formation on various substrates, modulation over a wide range of the refractive index of the xerogel formed in the pores, variation in the thickness and porosity of the films, etc. [7] I8 5580825 1996, Progress Gog, so-called tiyyueue1 ^ and ^е ^ сοηиесΐ ^ οиз from οί е1есГгошс состр ^ й ^. ν1; · ιάίιηίΓ Α. ^ aiiiον, νίΠΗν Α. 8oko1, ν1; · ιάίιηίΓ M. Ragkin, A11a I. No. gb’uoua (ΒΥ). Ιηΐ. Tes1to1odu Exhkoda Congr .; [8] Ra1eS I8 4859288 1989 Rogoiz aaoFs aishsht okh1be Gits. VoB S. Eitehai, ^ 1. Α1saη [Shchegpa Oogii MtII], require the study of various factors determining the possible increase in the intensity of photoluminescence (PL) of the activation centers. When such a structure is formed, the thickness of the luminescent layer, specified by a pre-grown film of anode oxide, can reach several tens of micrometers, i.e., it can be in the scale region between thin films and bulk materials. Luminescence of nanocrystals in films formed in
- 3 010503 мезопористых матрицах анодного оксида алюминия и пористого кремния, представляет значительный интерес благодаря свойствам высокой фотохимической стабильности и большему квантовому выходу, чем в случае традиционных плёнок, сформированных на монокристаллическом или пористом кремнии из золя легированного лантаноидами [[9] А.М.Пого!ееу, N.У.Саропепко, У.Р.Вопйагепко, Е.Е.Васкйо, Ы.М.Ка7исЫ18, А.А.Ьезкок, С.КТгоуапоуа, ККУого/оу, У.Е.Вопзепко, Н.Спазег, \У.Воск, Р.Вескег апй- 3 010503 mesoporous matrices of anodic alumina and porous silicon, is of considerable interest due to the properties of high photochemical stability and a higher quantum yield than in the case of traditional films formed on single-crystal or porous silicon from a sol doped with lanthanides [9] A. M. Pogo ! eeu, N.U. Saropepko, U.R. Vopyagepko, E.E. Vaskyo, Y.M. Ka7isY18, A.A. Lezkok, S.Ktgouapoua, KKUogo / oh, U.E. Vopzepko, N. Spazeg , \ W.Wax, R. Weskeg apy
H. Оескзпег. 1. Арр1. Ркуз., 77 (1995) 2679-2683; [10] \У.Неп1еу, У.Козкка, 1.Еадо\\'зкк 1.81е)ка. 1. Арр1. Ркуз., 87 (2000) 7848-7852; [11] N.У.Саропепко, ТАЛауйзоп, В.НашШоп, Р.8ке1йоп, С.Е.Ткотрзоп, ХУкоп. Арр1. Ркуз. Ьей., 76 (2000) 1006-1008], или в ионно-имплантированных оксидных плёнках [[10], [12] 1.С.Р1уш, НУ.Саропепко, 1.8.Мо1скап, В.Кийга^1ес, Ι.Μί^λνχζ, Ь.Вгу_)а, С.Е.Ткотрзоп, Р.8ке1йоп. 1. А11оуз апй Сотроипйз, 341 (2002) 272-274].H. Oeskpeg. 1. Arr1. Rkuz., 77 (1995) 2679-2683; [10] \ U. Nep1eu, U. Kozkka, 1.Eado \\ 'zkk 1.81e) ka. 1. Arr1. Rkuz., 87 (2000) 7848-7852; [11] N.U. Saropepko, TALauizop, V.NashShop, R.8ke1yop, S.E. Tkotrzop, Khukop. Arr1. Rkuz. Ley., 76 (2000) 1006-1008], or in ion-implanted oxide films [[10], [12] 1.S. P1ush, NU. Saropepko, 1.8. Mo1skap, V. Kiiga ^ 1es, Ι.Μί ^ λνχζ, b.Vgu_) a, S.E. Tkotrzop, R.8ke1yop. 1. A11ous apy Sotroipyz, 341 (2002) 272-274].
Уже считается признанным, что образцы пористого анодного оксида алюминия могут проявлять свойства двумерного фотонного кристалла [[13] Н.Мазийа, М.Окуа, Н.Азоп, М.№као, М.Моп1от1, апй Т.Тататига. 1рп. 1. Арр1. Ркуз., 38 (1999) Ы403-Ы405; [14] В..Кийга^1ес, А.Ройкогойескг КМпо^зка,It is already considered recognized that samples of porous anodic alumina can exhibit the properties of a two-dimensional photonic crystal [[13] N. Maziya, M. Okua, N. Azop, M. No. Kao, M. Mop1ot1, and T. Tatatiga. 1rp. 1. Arr1. Rkuz., 38 (1999) Y403-Y405; [14] V. Kiiga ^ 1es, A. Roykogoyesk KMpozka,
I. М|з1е\\·^, 1.8.Мо1скап, НУ.Саропепко, А.А.Ьийск, апй 8.У.Саропепко. РкоЮкпптезсепсе 1пуез1ща0оп о! Еигоршт-Оорей А1итта, Тйаша апй 1пйшт 8о1-Се1-Оег1уей РИтз ίπ Рогоиз Апойю А1итта. Ма1. 8ск Епд. В, 105 (2003) 53-56; [15] N.У.Саропепко, 1.8.Мо1скап, 8.У.Саропепко, А.У.Мийгу1, А.А.Ьуикск, 1.М|з1е\\'^, апй В.1<ийга\\аес. Ьиттезсепсе о! 1ке Еи3+ апй ТЬ3+ 1опз ш 1ке 81гис1иге Мюгорогоиз Хегоде1/Мезорогоиз Апойю А1итшит Ох1йе. 1оита1 о! Арркей 8рес1гозсору, У. 70, №. 1 (2003) 59-64]. В этом случае пористый анодный оксид алюминия даёт начало технологии синтеза плёночных структур, обеспечивающих контроль над спонтанным испусканием помещённых в поры люминофоров, как это наблюдалось на отдельных образцах синтетических опалов, пропитанных люминесцирующими красителями [[16] Е.Р.Ре1гоу, У.КВодото1оу, Ы.Ка1озка, апй 8.У.Саропепко. Ркуз. Вес. Ьей., 81 (1998) 77-80].I. M | z1e \\ · ^, 1.8.Mo1skap, NU.Saropepko, A.A. Liysk, apy 8.U. Saropepko. RkoYukpptezsepsse 1poy1shch0op about! Eigorsht-Oorei A1itta, Tyasha apy 1pysht 8o1-Ce1-Oeg1uey Ritz ίπ Rogoiz Apoyu A1itta. Ma1. 8sk B, 105 (2003) 53-56; [15] N.U. Saropepko, 1.8.Mo1skap, 8.U. Saropepko, A.U. Miigu1, A.A. Luiksk, 1.M | s1e \\ '^, apy B.1 <iyga \\ aes . Oh, oh oh! 1ke Ey 3+ apy Th 3+ 1opz sh 1ke 81gis1ige Megoorogiz Khogode1 / Mezorogiz Apoyu A1itshit Oh1ye. 1oyita1 o! Arkay 8res1gozsor, U. 70, No. 1 (2003) 59-64]. In this case, porous anodic alumina gives rise to a technology for the synthesis of film structures that provide control over the spontaneous emission of phosphors placed in the pores, as was observed on individual samples of synthetic opals impregnated with luminescent dyes [[16] E.R. Re1gou, U.K. Vodoto1ou, Y. Ka1ozka, apy 8.U. Saropepko. Rkuz. Weight. Ley., 81 (1998) 77-80].
Многократное рассеяние и интерференция рассеянных волн на многочисленных стенках пор приводят к росту эффективной длины свободного пробега фотонов 1, которая во много раз превышает геометрическую толщину образца 1 в направлении падающего извне излучения. Поскольку материалы структуры ксерогель/анодный оксид алюминия имеют относительно высокие показатели преломления, можно утверждать, что отмеченный эффект должен проявляться. В этом случае интенсивность поглощенного излучения = ^0[1 - (1 - К) ехр(-М*)] благодаря условию 1 >1 может на порядок и более превышать интенсивность света, поглощаемого в однородном образце с такими же значениями коэффициента поглощения к и 1.Multiple scattering and interference of scattered waves on multiple pore walls lead to an increase in the effective mean free path of photons 1, which is many times greater than the geometric thickness of sample 1 in the direction of incident radiation from the outside. Since the materials of the xerogel / anode alumina structure have relatively high refractive indices, it can be argued that this effect should be manifested. In this case, the absorbed radiation intensity = ^ 0 [1 - (1 - K) exp (-M *)] due to condition 1> 1 can exceed the intensity of the light absorbed in a homogeneous sample with the same absorption coefficient k and by an order of magnitude or more. one.
Другим следствием многократного рассеяния света в пористом анодном оксиде алюминия, представляющем собой ансамбль монодисперсных цилиндрических частиц, является ослабление падающего коротковолнового излучения, проходящего через пористую структуру, что наблюдалось экспериментально [15] и подтверждено теоретическими расчетами [[17] У.С.Уегезкскад1п, В.А.Оушск, апй А1У.Ропуаута. Аррксайоп о! 1ке Вау1ещк-Сапз Арргохтайоп ш 1ке Мойе1 о! 1ке Атр1йийе-Разе 8сгееп !ог а Мопо1ауег о! Су1шйпса1 Рагйс1ез. 1оита1 о! АррНей 8рес1гозсору, У. 63, № 6 (1996) 897-900; [18] У.С.Уегезкскащп, В. АПушск, апй А.КРопуаута. Е!!есйуе ОрИса1 Рагате1егз о! Рогоиз П1е1ес1пс 81гис1игез. Орйсз апй 8рес1гозсору, У. 84, № 3 (1998) 427-431]. Вызванное рассеянием ослабление коротковолнового излучения при прохождении вдоль каналов пор анодного оксида алюминия может быть использовано так же и для получения рассеивающих отрезающих фильтров, формируемых, например, на кварцевой подложке [15].Another consequence of multiple light scattering in a porous anodic alumina, which is an ensemble of monodisperse cylindrical particles, is the attenuation of the incident short-wave radiation passing through the porous structure, which was observed experimentally [15] and confirmed by theoretical calculations [[17] by U.S. Ugezskskad1n, V .A. Oushsk, apy A1U.Ropuauta. Arrxaiop oh! 1ke Vau1eshchk-Sapz Arrgohtayop sh 1ke Moye1 o! 1ke Atr1iyye-Raze 8geep! Oh and Mopo1aueg oh! Su1shypsa1 Ragys1ez. 1oyita1 o! ArrNey 8res1gozsor, U. 63, No. 6 (1996) 897-900; [18] U.S. Ugezkskashchp, V. APushsk, apy A.Kropuauta. E !! esyue Oris1 Ragate1egz oh! Rogoiz P1e1es1ps 81gis1igez. Orisz ap 8res1gozzoru, U. 84, No. 3 (1998) 427-431]. The scattering-induced attenuation of short-wavelength radiation passing along the channels of the pores of the anodic aluminum oxide can also be used to obtain scattering cut-off filters formed, for example, on a quartz substrate [15].
Еще одной причиной увеличения интенсивности ФЛ наночастиц - модификация спонтанного испускания вследствие пространственного и частотного перераспределения плотности электромагнитных мод. Как известно, спонтанное испускание света не является лишь внутренним свойством вещества, а происходит в результате вынужденных переходов при взаимодействии с нулевыми модами электромагнитного поля. Поэтому вероятность спонтанных переходов прямо пропорциональна плотности электромагнитных мод (фотонных состояний) в среде в окрестности центра свечения (возбужденного иона, молекулы или нанокристалла). В несплошных средах плотность мод перераспределяется по спектру и углам [[19] 8.М.Вагпей апй В.Ьоийоп. Ркуз. Вес. Ьей., 77 (1996) 2444-2446], что приводит к соответствующему изменению спектрального и углового распределения спонтанного излучения, а также изменению времени жизни возбужденного состояния. Поэтому в образцах пористого анодного оксида алюминия, представляющих собой двумерный фотонный кристалл, плотность состояний уменьшается в плоскости, перпендикулярной оси пор (плоскость ху), и увеличивается в направлении вдоль оси пор (оси ζ). Так как в экспериментах регистрируется излучение в пределах малого телесного угла, угловое перераспределение излучения может вызвать значительное увеличение интенсивности излучения, регистрируемого фотодетектором (или визуально). Действительно, сформированные авторами [15] структуры микропористый ксерогель/мезопористый анодный оксид толщиной 5-30 мкм, легированные тербием и европием, проявляют заметную зелёную и красную ФЛ в температурном диапазоне 10-300 К при возбуждении излучением источников УФ излучения - аргонового лазера, дейтериевой или ксеноновой лампы [[20] N. У.Саропепко, !.8.Мо1скап, О.У.8егдееу, С.Е.Ткотрзоп, А.Раказ, Р.8ке1йоп, В.1<ийга\\'1ес, Ь.Вгу_)а,Another reason for the increase in the PL intensity of nanoparticles is the modification of spontaneous emission due to the spatial and frequency redistribution of the density of electromagnetic modes. As is known, spontaneous emission of light is not only an internal property of matter, but occurs as a result of forced transitions in interaction with zero modes of the electromagnetic field. Therefore, the probability of spontaneous transitions is directly proportional to the density of electromagnetic modes (photon states) in the medium in the vicinity of the center of emission (excited ion, molecule or nanocrystal). In discontinuous media, the mode density is redistributed over the spectrum and angles [[19] 8.M. Vagpey apy V. Loyop. Rkuz. Weight. Ley., 77 (1996) 2444-2446], which leads to a corresponding change in the spectral and angular distribution of spontaneous emission, as well as a change in the lifetime of the excited state. Therefore, in the samples of porous anodic alumina, which are a two-dimensional photonic crystal, the density of states decreases in the plane perpendicular to the pore axis (xy plane) and increases in the direction along the pore axis (ζ axis). Since the experiments detect radiation within a small solid angle, the angular redistribution of radiation can cause a significant increase in the intensity of the radiation detected by the photodetector (or visually). Indeed, the microporous xerogel / mesoporous anodic oxide structures formed by the authors of [15], 5–30 μm thick, doped with terbium and europium exhibit a noticeable green and red PL in the temperature range 10–300 K when excited by UV radiation sources — argon, deuterium, or xenon lamp [[20] N. U. Saropepko,! .8.Mo1skap, O.U.8egdeeuu, S.E. Tkotrzop, A.Rakaz, R.8ke1yop, B.1 <iiga \\ 1es, b. Vgu_) a,
- 4 010503- 4 010503
1М|51С\\'1С/. ТС.РМп, В.НатШоп, апб Е.Л.Ыерапоуа. 1. Е1сс1госНст. 8ос, V. 149, Νο. 2 (2002) Н49-Н52; [21] 1.8.Мо1с11ап. N.V.6арοпепкο, ККибга^ес, 1.М|51е\\асх. Ь.Вгэда, С.Е.ТНотрхоп. Р.8ке1боп. 1. Л11оу8 Сотр., 341(2002)272-274].1M | 51C \\ '1C /. TS.RMP, V.NatShop, apb E.L. Lerapoua. 1. E1cc1gosNst. 8os, V. 149, Νο. 2 (2002) H49-H52; [21] 1.8. Mo1c11ap. N.V.6aropeppka, Kibga ^ es, 1.M | 51e \\ Askh. L.Vgeda, S.E.Tnothrop. R.8ke1bop. 1. L11ou8 Sotr., 341 (2002) 272-274].
Проведенное экспериментальное определение индикатрисы люминесценции полупроводниковых нанокристаллов в пористых матрицах также свидетельствует о том, что люминесценция центров свечения внедрённых в двумерный фотонный кристалл действительно анизотропна и характеризуется практически двукратным превышением интенсивности люминесценции в направлении вдоль пор по сравнению с контрольным однородным тонкоплёночным образцом.The experimental determination of the luminescence indicatrix of semiconductor nanocrystals in porous matrices also indicates that the luminescence of the luminescence centers embedded in a two-dimensional photonic crystal is indeed anisotropic and is characterized by an almost twofold increase in the luminescence intensity in the direction along the pores compared to the control homogeneous thin-film sample.
Выбор полупроводниковых нанокристаллов, обладающих эффектами размерного квантования, как оптически активный материал для формирования центров свечения обусловлен возникновением в них ряда уникальных оптических свойств, связанных с пространственным ограничением движения носителей зарядов. Пространственное ограничение изменяет энергетический спектр электронов и вероятности переходов из одного состояния в другое. Это приводит к оптическим проявлениям квантоворазмерных эффектов: спектр поглощения, спектр люминесценции и время жизни возбужденного состояния определяется не столько химическим составом квантоворазмерных структур, сколько их геометрической конфигурацией и размерами. Характерный размер этих структур в направлении ограничения оказывается в диапазоне от одного до десятков нанометров - это так называемые наноструктуры.The choice of semiconductor nanocrystals with dimensional quantization effects as an optically active material for the formation of luminescence centers is due to the appearance of a number of unique optical properties in them, associated with the spatial restriction of the motion of charge carriers. The spatial limitation changes the energy spectrum of electrons and the probability of transitions from one state to another. This leads to optical manifestations of quantum-well effects: the absorption spectrum, the luminescence spectrum, and the lifetime of the excited state are determined not so much by the chemical composition of quantum-well structures as by their geometric configuration and dimensions. The characteristic size of these structures in the direction of limitation is in the range from one to tens of nanometers — these are the so-called nanostructures.
Один из наиболее простых и в то же время ярких квантоворазмерных эффектов -зависимость спектров поглощения и люминесценции полупроводниковых наночастиц от их размера. Смещение спектра поглощения в коротковолновую сторону с уменьшением размера наночастиц непосредственно вытекает из известного соотношения неопределенностей ГейзенбергаOne of the simplest and at the same time bright quantum effects is the dependence of the absorption and luminescence spectra of semiconductor nanoparticles on their size. The shift of the absorption spectrum to the short-wavelength side with a decrease in the size of the nanoparticles directly follows from the well-known Heisenberg uncertainty relation
согласно которому чем меньше неопределенность координаты частицы Ах, тем больше неопределенность её импульса Ар (11 - постоянная Планка). Применительно к частице в потенциальном ящике размером Ах = а из соотношения неопределенностей следует, что минимальная энергия частицы в ящике имеет значениеaccording to which the smaller the uncertainty in the coordinate of the particle Ax, the greater the uncertainty in its momentum Ap (11 - Planck's constant). As applied to a particle in a potential box of size Ax = a, it follows from the uncertainty relation that the minimum energy of a particle in a box has a value
где т - масса частицы. Поэтому чем меньше размер кристаллита, тем больше минимальная кинетическая энергия квазичастиц - электронов, дырок и экситонов, рождаемых в кристаллите при поглощении фотона, т.е. сильнее смещается спектр поглощения в коротковолновую сторону.where m is the mass of the particle. Therefore, the smaller the crystallite size, the greater the minimum kinetic energy of quasiparticles - electrons, holes and excitons, generated in the crystallite upon absorption of a photon, i.e. the absorption spectrum shifts more strongly toward the short-wavelength side.
В связи с этим представляется возможным создание нового семейства приборов построенных на основе уже изученых механизмов возбуждения фотолюминесценции в квантоворазмерных полупроводниковых нанокристаллах и факторах повышающих эффективность излучательных процессов за счёт легирования ионами различных металлов. Эта идея эффективно реализуется в фотонных структурах типа микропористый ксерогель/легированные нанокристаллы/мезопористый анодный оксид алюминия, придавая при этом получаемым плёнкам новые модифицированные свойства в спектрах люминесценции и поглощения.In this regard, it seems possible to create a new family of devices built on the basis of the already studied mechanisms of photoluminescence excitation in quantum-sized semiconductor nanocrystals and factors that increase the efficiency of radiative processes due to doping with ions of various metals. This idea is effectively implemented in photonic structures such as microporous xerogel / doped nanocrystals / mesoporous anodic alumina, giving the resulting films new modified properties in the luminescence and absorption spectra.
В настоящее время технологии синтеза наноструктур, обладающих улучшенными свойствами в оптическом диапазоне электромагнитного спектра, широко развиты. Наибольший интерес представляют два направления: синтез фотонных кристаллов и синтез квантоворазмерных полупроводниковых нанокристаллов. Свойства как первых, так и вторых достаточно глубоко изучены и позволяют из уже полученных на практике структур выбрать такие, которые в сочетании дают нетривиальный эффект.Currently, the synthesis technology of nanostructures with improved properties in the optical range of the electromagnetic spectrum is widely developed. Two directions are of greatest interest: the synthesis of photonic crystals and the synthesis of quantum-sized semiconductor nanocrystals. The properties of both the first and the second have been studied quite deeply and allow us to choose from structures already obtained in practice that give a non-trivial effect in combination.
К интересным с точки зрения приборостроения свойствам фотонных кристаллов следует отнести их свойство изменять плотность фотонных мод в занимаемом ими пространстве. Это означает, что, меняя топологию фотонного кристалла, можно целенаправленно изменять направление и модовый состав взаимодействующего с ним электромагнитного излучения. Практически реализованы три типа таких структур: микропористая мембрана, мезотрубки и синтетический опал (фиг. 1 а,б,в). Тонкая плёнка со структурой одного из типов фотонного кристалла способна заданным образом перераспределить световой поток любого произвольного сечения в определённом направлении, в частности, сконцентрировать спонтанно излучаемую световую энергию в требуемом направлении (фиг. 2). Пористые структуры могут быть заполнены в порах различными композициями, в частности, продуктами золь-гель синтеза (золями, гелями, ксеро гелями), с целью подстройки модового состава структуры посредством изменения контраста показателей преломления среда/пора (фиг. 1 г,д,е).The properties of photonic crystals that are interesting from the point of view of instrument engineering include their ability to change the density of photon modes in the space they occupy. This means that by changing the topology of the photonic crystal, one can purposefully change the direction and mode composition of the electromagnetic radiation interacting with it. Three types of such structures are practically realized: microporous membrane, mesotubes, and synthetic opal (Fig. 1 a, b, c). A thin film with the structure of one of the types of photonic crystal is capable of redistributing the light flux of any arbitrary cross section in a certain direction in a specific direction, in particular, concentrating spontaneously emitted light energy in the desired direction (Fig. 2). Porous structures can be filled in the pores with various compositions, in particular, sol-gel synthesis products (sols, gels, xerogels), in order to adjust the mode composition of the structure by changing the contrast of the medium / pore refractive indices (Fig. 1d, e, f )
Из широкого спектра соединений, используемых для синтеза нанокристаллов, следует отметить IIVI полупроводники, на основе которых получают квантоворазмерные наночастицы с контролируемыми оптическими характеристиками. Благодаря эффекту сильного пространственного ограничения носителей заряда в таких нанокристаллах, их спектры поглощения и люминесценции зависят уже не столько от материала самой частицы, сколько от её геометрических размеров, позволяя тем самым варьировать их оптическими свойствами. При высоком коэффициенте поглощения в диапазоне коротких длин волн (α>104) полупроводниковые нанокристаллы являются эффективными люминофорами в видимом интервале длинOf the wide range of compounds used for the synthesis of nanocrystals, IIVI semiconductors should be noted, on the basis of which quantum-well nanoparticles with controlled optical characteristics are obtained. Owing to the effect of the strong spatial limitation of charge carriers in such nanocrystals, their absorption and luminescence spectra no longer depend so much on the material of the particle itself as on its geometric dimensions, thereby allowing them to vary their optical properties. At a high absorption coefficient in the short-wavelength range (α> 10 4 ), semiconductor nanocrystals are effective phosphors in the visible length range
- 5 010503 волн. Наибольший квантовый выход (60% и более) получен для нанокристаллов типа ядро/оболочка, в которых ядро легировано ионами атомов, образующими центры свечения, и окружено оболочкой из однотипного полупроводника, препятствующей безызлучательным процессам, связанным с внешним окружением (матрицей) [[22] О.У.Та1арш. А.Ь.Кодасй, А.1<огпо\\ъкг М.Наа8е, апб Н.\Ус11сг. Н1дй1у Ьит1ПС5ССП1 МопоФкрегке Сб8е апб Сб8е/2п8 Ыапосгу81а18 8уп111С51/еб ίη а Нехабесу1атте-Тпос1у1р1ю8р1ипе Ох|бе-Тпос1у1р11о5рте М1х1иге. Ыапо1ейег8, V. 1, № 4 (2001) 207-211; [23] А.А.Во1 апб А.Меуеппк. Ьопдйуеб Мп2+ ет188юп т папосгу81а1те 2п8:Мп2+. Р1у81са1 Ксу1С\\· В (Сопбепкеб Майег), V. 58, Ыо. 24 (1998) К.15997-К.16000; [24] О.М.НоГтап, А.НоШаейег, и.ЬеЛ, В.К.Меуег, апб С.Соишо. ЕРК апб ΕΝΏΟΚ. туекйдайопк оп Сб8:Мп папосгу81а18. 1оита1 оГ Сгу81а1 Сго^1й, 184/185 (1998) 398-387]. Так, например, для нанокристаллов (2п8е:Мп2+)/2п8 за счёт процессов передачи энергии от возбуждаемых в ядре носителей заряда к ионам Мп2+, создающим канал рекомбинации с излучением длинноволновых фотонов, удаётся существенно разделить полосы поглощения и люминесценции (фиг. 3). Таким образом, открывается возможность с минимальными потерями осуществить преобразование коротковолнового излучения в длинноволновое. Технологически полупроводниковые квантоворазмерные нанокристаллы могут быть помещены в различные среды (раствор, гель, полимерную плёнку, стекло) без потери их физико-химических качеств и оптических свойств.- 5,010,503 waves. The highest quantum yield (60% or more) was obtained for core / shell nanocrystals in which the nucleus is doped with atomic ions that form luminescence centers and is surrounded by a shell of the same type of semiconductor that impedes nonradiative processes associated with the external environment (matrix) [22] O.U. Ta1arsh. A.L. Kodasy, A. 1 <ogpo \\ bkg M. Naa8e, app. N. \ Us11sg. N1dy1u Lit1PS5SSP1 MopoFregke Sb8e apb Sb8e / 2p8 Yaposgu81a18 8up111s51 / eb ίη and Nehabesuattat-Tpos1u1r1yu8r1ipe Oh | be-Tpos1u1r11o1erte. Lapoyeeg8, V. 1, No. 4 (2001) 207-211; [23] A.A. Bo1 apb A. Meueppk. Lopdyueb Mn 2+ e188yp and paposu81a1te 2n8: Mn 2+ . P1y81sa1 Ksu1S \\ · B (Soppebkeb Mayeg), V. 58, Yo. 24 (1998) K.15997-K.16000; [24] O.M. NoGtap, A.NoShaeyeg, I.LeL, V.K. Meueg, app. S. Soisho. EPK apb ΕΝΏΟΚ. tuekydayopk op sb8: mp paposgu81a18. Ioit1 oG Cg81a1 Cgo ^ 1st, 184/185 (1998) 398-387]. So, for example, for nanocrystals (2p8e: Mn 2+ ) / 2p8 due to the processes of energy transfer from the charge carriers excited in the nucleus to Mn 2+ ions , which create a recombination channel with the emission of long-wavelength photons, it is possible to substantially separate the absorption and luminescence bands (Fig. 3). Thus, it is possible to convert short-wave radiation into long-wave radiation with minimal losses. Technologically, semiconductor quantum-sized nanocrystals can be placed in various media (solution, gel, polymer film, glass) without losing their physico-chemical qualities and optical properties.
Суть предлагаемого решения проблемы повышения эффективности приборов, излучающих или преобразующих свет, заключается в том, чтобы сконцентрировать световой поток спонтанного излучения источника свечения в одном определённом направлении, соответствующем основной фотонной моде, посредством помещения центров люминесценции в полости (поры) фотонного кристалла, осуществляя при этом возбуждение люминесценции на длине волны моды иного (более коротковолнового) спектрального диапазона. Например, вертикально расположенные мезоскопические поры плёнки анодного оксида алюминия заполняются по золь-гель технологии ксерогелем, содержащим квантоворазмерные нанокристаллы (2п8е:Мп2+)/2п8, легированные ионами марганца, с помощью многократных операций центрифугирования соответствующих золей и термообработки. Таким образом, формируется структура, обладающая направленной диаграммой свечения (фиг. 4) и обеспечивающая как минимум двухкратный выигрыш по интенсивности в направлении вдоль нормали к поверхности образца. На основе предлагаемой технологии можно создать целую линейку оптических приборов (индикаторов, концентраторов, конверторов, фотоприёмников и др.), обладающих улучшенными оптическими характеристиками в широком спектральном диапазоне.The essence of the proposed solution to the problem of increasing the efficiency of devices emitting or converting light is to concentrate the luminous flux of spontaneous emission of the glow source in one specific direction corresponding to the main photon mode by placing luminescence centers in the cavity (pore) of the photonic crystal, while excitation of luminescence at a wavelength of a mode of a different (shorter wavelength) spectral range. For example, vertically located mesoscopic pores of the film of anodic alumina are filled by xerogel using xerogel containing quantum-sized nanocrystals (2p8e: Mn 2+ ) / 2p8 doped with manganese ions using multiple centrifugation of the corresponding sols and heat treatment. Thus, a structure is formed that has a directional glow pattern (Fig. 4) and provides at least a twofold gain in intensity in the direction along the normal to the surface of the sample. Based on the proposed technology, you can create a whole line of optical devices (indicators, concentrators, converters, photodetectors, etc.) with improved optical characteristics in a wide spectral range.
На первом этапе заявляемого способа изготавливают пористые плёнки из материала, соответствующего конструкторскому замыслу (кремний, оксид алюминия, стекло и др.), с необходимым шагом пористости согласно выбранному оптическому диапазону рабочих длин волн по технологии, удовлетворяющей совокупности технико-стоимостных характеристик (химическое травление, анодирование, эпитаксиальный рост, синтез в коллоидных растворах и др.). Готовые плёнки могут быть смонтированы на рабочую поверхность или оставаться непосредственно на технологических оптически прозрачных подложках (таких как стекло, кварц, сапфир и др.). Мезопористые плёнки, установленные на оптически прозрачные подложки, могут быть использованы также и как самостоятельное устройство - например, как оптический концентратор.At the first stage of the proposed method, porous films are made of a material corresponding to the design plan (silicon, aluminum oxide, glass, etc.), with the necessary porosity step according to the selected optical range of operating wavelengths using technology that satisfies the set of technical and cost characteristics (chemical etching, anodization, epitaxial growth, synthesis in colloidal solutions, etc.). Finished films can be mounted on a work surface or remain directly on technological optically transparent substrates (such as glass, quartz, sapphire, etc.). Mesoporous films mounted on optically transparent substrates can also be used as a stand-alone device - for example, as an optical hub.
На втором этапе методами коллоидной химии синтезируют квантоворазмерные нанокристаллы любого из типов полупроводниковых соединений (АПВШ, ΑΙΙΙΒν, ΑΙΒιν, А^'-ЗгСе и др.) с оболочкой или без оболочки, легированные ионами Мп2+ (или ионами иных элементов, например редкоземельных Еи3+, ТЬ3+, 8т3+ и др.), в виде наночастиц таких средних размеров, чтобы в спектрах коротковолновый квантоворазмерный сдвиг края поглощения соответствовал условию достаточного разделения с полосой люминесценции. Варьируя составом полупроводникового ядра и его размерами, а также выбором легирующего элемента достигают требуемые диапазоны длин волн полосы поглощения и люминесценции. Полученные нанокристаллы пассивируют и сушат до порошкообразного состояния.At the second stage, colloidal chemistry is used to synthesize quantum-sized nanocrystals of any of the types of semiconductor compounds (А П В Ш , Α ΙΙΙ Β ν , Α Ι Β ιν , А ^ '- ЗГСе, etc.) with or without a shell doped with Mn 2+ ions (or ions of other elements, for example, rare-earth Eu 3+ , Tb 3+ , 8m 3+ , etc.), in the form of nanoparticles of such average sizes that in the spectra a short-wavelength quantum shift of the absorption edge corresponds to the condition of sufficient separation with the luminescence band. Varying the composition of the semiconductor core and its size, as well as the choice of the alloying element, the required wavelength ranges of the absorption and luminescence bands are achieved. The resulting nanocrystals are passivated and dried to a powder state.
На третьем этапе синтезированные нанокристаллы вводят в золи-прекурсоры ксерогелей оксидов титана Т1О2, алюминия А12О3, индия 1п2О3, кремния 8ίΟ2 и др., обладающих высокой прозрачностью в УФ-диапазоне. Синтезированные нанокристаллы в прозрачных матрицах ксерогеля (или полимера, или стекла) могут быть использованы как самостоятельный прибор - например, как спектральный конвертор излучения или как сенсибилизирующее к УФ-излучению покрытие для кремниевых δί- (и других) фотоприёмников.The third stage is introduced into the nanocrystals synthesized sols precursor xerogels 2 T1O titanium oxides, alumina A1 2 O 3, indium 1P 2 O 3, Si 2 8ίΟ et al., Having high transparency in the UV range. The synthesized nanocrystals in transparent xerogel matrices (either polymer or glass) can be used as a stand-alone device - for example, as a spectral radiation converter or as a UV sensitizing coating for silicon δί- (and other) photodetectors.
На завершающем этапе методом центрифугирования (окунания, капилярного смачивания и др.) осуществляют пропитку полученных мезопористых плёнок ксерогелем, содержащим синтезированные нанокристаллы в несколько циклов (8-10) до заполнения всего объёма пор плёнки. Затем формируют внешний планарный слой геля обеспечивающий оптическое окно для выходящего излучения и плёнку сушат на воздухе. Для улучшения механических характеристик по прочности мезопористая плёнка может быть смонтирована на дополнительную подложку из любого оптически прозрачного материала либо изначально выполнена на нём, как, например, плёнка пористого анодного оксида алюминия на подложках кварца или сапфира.At the final stage, the method of centrifugation (dipping, capillary wetting, etc.) is impregnated with xerogel obtained mesoporous films containing synthesized nanocrystals in several cycles (8-10) until the entire pore volume of the film is filled. Then form the outer planar layer of the gel providing an optical window for the output radiation and the film is dried in air. To improve the mechanical strength characteristics, the mesoporous film can be mounted on an additional substrate of any optically transparent material or can be initially made on it, such as, for example, a film of porous anodic aluminum oxide on quartz or sapphire substrates.
Универсальность заявляемого способа и широкий спектр выходных оптических характеристик заThe versatility of the proposed method and a wide range of output optical characteristics for
- 6 010503 являемого устройства позволяют создать для коммерческого производства полную линейку узконаправленных индикаторных панелей различной цветовой гаммы от монохромного до белого, но рассчитанных, например, на единый источник подсветки.- 6 010503 of this device allows you to create for commercial production a full line of narrowly oriented display panels of various colors from monochrome to white, but designed, for example, for a single source of illumination.
Примеры реализации настоящего изобретения со ссылками на чертежиExamples of the implementation of the present invention with reference to the drawings
Пример 1.Example 1
Заявляемый оптический спектральный конвертор, показанный условно на фиг. 5, представляет собой плёнку 1 прозрачного ориентированно макропористого материала, в частности оксида алюминия, пропитанного ксерогелем, в частности оксида индия, содержащим центры свечения 2, в частности квантоворазмерные нанокристаллы ΑΙΙΒνι, легированные ионами металла, в частности марганца, и дополнительно содержащего подложку 3, выполненную из кварца или стекла, заключённую в оправу 4.The inventive optical spectral converter, conventionally shown in FIG. 5 is a film 1 of a transparent oriented macroporous material, in particular alumina impregnated with xerogel, in particular indium oxide, containing luminescence centers 2, in particular Α ΙΙ Β νι quantum crystals doped with metal ions, in particular manganese, and additionally containing a substrate 3, made of quartz or glass, enclosed in a frame 4.
Ниже приведён неограничивающий пример технологического процесса изготовления вышеупомянутой плёнки, заполненной ксерогелем, содержащим названные нанокристаллы.The following is a non-limiting example of a manufacturing process for the aforementioned film filled with a xerogel containing said nanocrystals.
Плёнка мезопористого оксида алюминия может быть изготовлена следующим способом.The film of mesoporous alumina can be made in the following way.
Исходная подложка представляет собой стеклянную, кварцевую или сапфировую многослойную пластинку, одна поверхность которой содержит адгезивный подслой Та (20 А) и слой Α1 (5-15 μ) сформированные магнетронным напылением. Изготовление пористого анодного оксида алюминия осуществляется электрохимическим анодированием слоя Α1 в 1,2М растворе фосфорной кислоты (ФК) или 0,3М растворе щавелевой кислоты (ЩК) по двухэтапному методу (для справки см. [[25] А.Р.Ы, Р.МиПег, и.Со5с1с. Ро1усгук1аШие аиб топосгуйаШие роге аггаук тейй 1агде йИегроге бМапсе ίη апоФс а1итта, Е1ес(госйет. 8о11б-81а1е Ьей., V. 3, № 3 (2000) 131-134]). Анодирование выполняется при температуре обработки 20°С и постоянном напряжении 120 В (ФК) или 40 В (ЩК), так чтобы результирующий ток регистрировался амперметром. Первое анодирование выполняется в течение нескольких минут и проходит в установившемся стационарном режиме. Затем сформированный слой анодного оксида алюминия удаляется в водном растворе 6 вес.% фосфорной кислоты и 1,8 вес.% хромовой кислоты при температуре 8090°С. После промывки в дистиллированной проточной воде проводится второе анодирование при тех же условиях. Момент окончания анодирования А1-слоя определяется по уменьшению тока анодирования в сравнении с установившимся стационарным режимом. В этот момент напряжение понижается до 100 В (ФК) или 35 В (ЩК) так, чтобы анодировать подслой Та. Анодирование Та-подслоя проводится пока ток понизится до величины 0,05 от значения установившегося стационарного режима. Затем выполняется расширение пор химическим травлением пористого анодного оксида алюминия в 50 об.% фосфорной кислоты (ФК) в течение 1 ч или в 10 об.% щавелевой кислоты (ЩК) в течение 1 ч, при фиксированной температуре 25°С. Приготовление пористого анодного оксида алюминия заканчивается промывкой в дистиллированной проточной воде в течение 30 мин и сушкой на воздухе при 200°С в течение 10 мин. Полученный пористый анодный оксид алюминия имеет следующие параметры структуры: диаметр пор 150 (ФК) или 40 нм (ЩК), расстояние между порами - 300 (ФК) или 100 нм (ЩК).The initial substrate is a glass, quartz, or sapphire multilayer plate, one surface of which contains an adhesive sublayer Ta (20 A) and a layer Α1 (5-15 μ) formed by magnetron sputtering. The manufacture of porous anodic alumina is carried out by electrochemical anodization of layer в1 in a 1.2 M solution of phosphoric acid (FC) or a 0.3 M solution of oxalic acid (SC) according to the two-stage method (for reference, see [[25] A.R., R. MiPeg, I.Co5c1c.Ro1usgukaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaceag - a ° C and a constant voltage of 120 V (FC) or 40 V (SC), so that the resulting current is recorded by an ammeter. The process is carried out for several minutes and proceeds in a steady-state steady state, and then the formed layer of anodic alumina is removed in an aqueous solution of 6 wt.% phosphoric acid and 1.8 wt.% chromic acid at a temperature of 8090 ° C. After washing in distilled running water The second anodizing is carried out under the same conditions.The moment of the end of anodizing of the A1 layer is determined by the decrease in the anodizing current in comparison with the steady-state stationary mode. At this point, the voltage drops to 100 V (FC) or 35 V (SC) so as to anodize the sublayer Ta. Anodization of the Ta sublayer is carried out until the current decreases to 0.05 from the value of the steady-state stationary mode. Then, pore expansion is performed by chemical etching of the porous anodic alumina in 50 vol.% Phosphoric acid (FC) for 1 h or 10 vol.% Oxalic acid (AL) for 1 h, at a fixed temperature of 25 ° C. The preparation of porous anodic alumina ends by washing in distilled running water for 30 minutes and drying in air at 200 ° C for 10 minutes. The obtained porous anodic alumina has the following structural parameters: pore diameter 150 (FC) or 40 nm (AP), the distance between pores - 300 (FC) or 100 nm (AP).
Перед пропитыванием пористого анодного оксида алюминия золями образцы просушиваются при температуре 200°С в течение 20 мин, чтобы удалить физически поглощённую воду. Осаждение золя осуществляется методом центрифугирования при скоростях 2700-3000 об./мин, в течение 30 с и последующим высушиванием на воздухе при 200°С в течение 20 мин.Before impregnating the porous anodic alumina with sols, the samples are dried at a temperature of 200 ° C for 20 min to remove physically absorbed water. The sol is precipitated by centrifugation at speeds of 2700-3000 rpm./min, for 30 s and subsequent drying in air at 200 ° C for 20 minutes.
Квантоворазмерные нанокристаллы могут быть изготовлены следующим образом (см. для справки [[26] 1ае Нии Сйиид, СЫ1 Зеоид Ай, аиб Пи-1еои 1аид. Рогтабои аиб П18бисбуе Эесау Тнпек о! ЗигГасеаиб Еайюе-Воииб Ми2+ 1тригйу Еиттексеисе т 2и8 Ыаиорагбс1е8. 1. Рйук. Сйет. Β, 105 (2001) 41284132]). В качестве исходных материалов Ыа28-9Н2О, 2и(ЫОз)2-6Н2О, аиб Ми(ЫО3)2-6Н2О могут быть использованы реактивы качества Алдрич (А1ббсб Сйеннсак г. Милуоки, штат Висконсин, США). Для приготовления нелегированных нанокристаллов Ζπ8. распределённых в воде (свободный образец), 30 мл. 2мМ Ыа28-9Н2О добавляется к 30 мл. 2-мМ водного раствора Ζи(NО3)2·6Н2О, который доводится до 10,3 рН. Для синтеза 2% (на моль) легированных Ми2+ нанокристаллов Ζ^, суспендированных в воде (легированный образец), 30 мл. 2-мМ водного раствора №12З-9Н2О добавляется к 30 мл водно-щелочного раствора (10,3 рН) 2-мМ Ζи(NО3)2·6Н2О и 40^М Ми(ЫО3)2-6Н2О перемешиванием. 2% легированные Ми2+ и пассивированные Ζπ3 нанокристаллы Ζπ3 (легированный и пассивированный образец) получают добавлением 2,5 мл 40 мМ водного раствора Ζи(NО3)2·6Н2О и 2,5 мл. 40-мМ водного раствора Ыа28-9Н2О к 10 мл уже полученного 2% легированного Ми2+ образца при 10,3 рН. Средние диаметры свободных и легированных нанокристаллов по данным просвечивающей электронный микроскопии (ТЕМ) оцениваются порядка 6 нм ПЕОЕ ДЕМ2000).Quantum-nanocrystals can be manufactured as follows (see. For reference [[26] Nii 1ae Syiid, SY1 Zeoid Ai, Pi-AIB 1eoi 1aid. Rogtaboi AIB P18bisbue Eesau Tnpek about! ZigGaseaib Eayyue-Voiib Ni 2+ 1trigyu Eittekseise m Yaioragbs1e8 2i8. 1. Ryuk. Siet. Β, 105 (2001) 41284132]). Aldrich quality reagents (A1bbsb Syennsack, Milwaukee, Wisconsin, USA) can be used as starting materials Li-28-9H2O, 2u (LiO3) 2-6H2O, aib Mi (LiO3) 2-6H2O. For the preparation of undoped окπ8 nanocrystals. distributed in water (free sample), 30 ml. 2mM Na-28-9H2O is added to 30 ml. 2 mm aqueous solution of Si and (NO3) 2 · 6H2O, which is adjusted to 10.3 pH. For the synthesis of 2% (per mole) doped Mi 2+ nanocrystals Ζ ^ suspended in water (doped sample), 30 ml. A 2 mM aqueous solution No. 12Z-9H 2 O is added to 30 ml of an aqueous alkaline solution (10.3 pH), 2 mM Ti (NO 3 ) 2 · 6H 2 O and 40 ^ M Mi (NO 3 ) 2 -6 N 2 About stirring. 2% doped Mi 2+ and passivated Ζπ3 Ζπ3 nanocrystals (doped and passivated sample) are prepared by adding 2.5 ml of a 40 mM aqueous solution of Ζи (NO 3 ) 2 · 6Н 2 О and 2.5 ml. 40 mM aqueous solution of Na 2 8-9H 2 O to 10 ml of the already obtained 2% doped Mi 2+ sample at 10.3 pH. The average diameters of free and doped nanocrystals according to transmission electron microscopy (TEM) are estimated to be about 6 nm PEOE DEM2000).
Синтез золя может быть осуществлён следующим образом. Т1(ОС2Н5)4 (качество Алдрич) используется как прекурсор. 10,820 г Т1(ОС2Н5)4 добавляется к 100 мл 96% этанола. Осажденный в процессе гидролиза Т1(ОН)4 переводится в коллоидную фазу добавлением концентрированной соляной кислоты вплоть до рН=1.The synthesis of sol can be carried out as follows. T1 (OS 2 H 5 ) 4 (Aldrich quality) is used as a precursor. 10.820 g of T1 (OS 2 H 5 ) 4 is added to 100 ml of 96% ethanol. Precipitated during the hydrolysis of T1 (OH) 4 is transferred to the colloidal phase by the addition of concentrated hydrochloric acid up to pH = 1.
Насыщение мезопористой плёнки ксерогелем, содержащим легированные нанокристаллы, может быть проведено многократным циклом центрифугирования плёнки с соответствующими золями и последующей термической обработкой.Saturation of a mesoporous film with a xerogel containing doped nanocrystals can be carried out by a multiple cycle of centrifugation of the film with the corresponding sols and subsequent heat treatment.
- 7 010503- 7 010503
Техническая характеристика устройства: размеры - 20x20 мм2, рабочий диапазон преобразуемых длин волн - 250-450 нм, диапазон излучаемых длин волн - 550-800 нм, рабочие углы - ±30 град., максимальная плотность мощности преобразуемого излучения - вплоть до 102 Вт/см , квантовая эффективность - 60-80%, прогнозируемое время работы - более 10000 ч.Technical characteristics of the device: dimensions - 20x20 mm 2 , the operating range of the converted wavelengths - 250-450 nm, the range of emitted wavelengths - 550-800 nm, working angles - ± 30 degrees, the maximum power density of the converted radiation - up to 10 2 W / cm, quantum efficiency - 60-80%, predicted operating time - more than 10,000 hours.
Пример 2.Example 2
Заявляемая оптическая индикаторная панель (индикатор), показанная условно на фиг. 6, представляет собой плёнку 1, изготовленную по примеру 1, из прозрачного ориентированно макропористого материала, в частности оксида алюминия, пропитанного ксерогелем, в частности оксида титана, содержащим центры свечения 2, в частности квантоворазмерные нанокристаллы, и дополнительно содержащей подложку 3, выполненную из прозрачного материала, в частности, кварца, стекла или сапфира.The inventive optical display panel (indicator), conventionally shown in FIG. material, in particular quartz, glass or sapphire.
Пример 3.Example 3
Заявляемое оптическое фотоприёмное устройство, приведённое на фиг. 7, представляет собой фотоприёмник 5, в частности полупроводниковый фотодиод со светочувствительным участком 6, и размещенным поверх участка 6 оптическим конвертором, изготовленным по примеру 1 и представляющим собой плёнку 1 прозрачного ориентированно макропористого материала, пропитанного ксерогелем, в частности оксида алюминия, содержащим центры свечения 2, в частности квантоворазмерные нанокристаллы типа ядро/оболочка, ядро которых легировано ионами металла, в частности марганца, и дополнительно содержащего электрические контакты 4 и окошко 3, выполненное из кварца.The inventive optical photodetector shown in FIG. 7, is a photodetector 5, in particular a semiconductor photodiode with a photosensitive section 6, and an optical converter placed over section 6, made according to example 1 and representing a film 1 of a transparent oriented macroporous material impregnated with xerogel, in particular aluminum oxide, containing glow centers 2 , in particular, quantum core / shell type nanocrystals, the core of which is doped with metal ions, in particular manganese, and additionally containing electrical contacts 4 and window 3 made of quartz.
Claims (26)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/BY2004/000023 WO2006034561A1 (en) | 2004-09-27 | 2004-09-27 | High-efficient small-aperture light converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200700629A1 EA200700629A1 (en) | 2007-08-31 |
| EA010503B1 true EA010503B1 (en) | 2008-10-30 |
Family
ID=36118523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200700629A EA010503B1 (en) | 2004-09-27 | 2004-09-27 | High-efficient small-aperture light converter |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA010503B1 (en) |
| WO (1) | WO2006034561A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU188920U1 (en) * | 2018-11-01 | 2019-04-29 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | DEVICE FOR COLLECTION OF SOLAR RADIATION AND GENERATION OF CHARGE MEDIA FOR TRANSPARENT SOLAR BATTERIES |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090217967A1 (en) * | 2008-02-29 | 2009-09-03 | International Business Machines Corporation | Porous silicon quantum dot photodetector |
| WO2009126056A1 (en) | 2008-04-09 | 2009-10-15 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" | Electromagnetic emission converter |
| JP2011519178A (en) | 2008-04-29 | 2011-06-30 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Photodetector |
| US8927852B2 (en) * | 2008-08-21 | 2015-01-06 | Seagate Technology Llc | Photovoltaic device with an up-converting quantum dot layer and absorber |
| US8138675B2 (en) | 2009-02-27 | 2012-03-20 | General Electric Company | Stabilized emissive structures and methods of making |
| CN101853894B (en) * | 2010-04-14 | 2012-02-08 | 大连海事大学 | Nanowire heterojunction array-base ultraviolet light detector and preparation method thereof |
| EP2378575A1 (en) | 2010-04-19 | 2011-10-19 | EMPA Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt | Optical element, in particular for changing the light emitted by a LED light source and method for producing same |
| GB201208793D0 (en) | 2012-05-18 | 2012-07-04 | Isis Innovation | Optoelectronic device |
| EP2850627B1 (en) | 2012-05-18 | 2016-04-06 | Isis Innovation Limited | Optoelectronic device comprising porous scaffold material and perovskites |
| WO2013171520A1 (en) | 2012-05-18 | 2013-11-21 | Isis Innovation Limited | Optoelectronic device comprising perovskites |
| AU2013319979B2 (en) | 2012-09-18 | 2016-08-25 | Oxford University Innovation Limited | Optoelectronic device |
| CN103484099B (en) * | 2013-09-25 | 2014-12-24 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | Color material under regulation and control of electric field, and preparation method of material |
| CN104877685B (en) * | 2015-06-17 | 2017-03-22 | 燕山大学 | Preparation method of ZnSe/ ZnS quantum dot for core-shell structure of photoelectric device |
| CN105126713B (en) * | 2015-07-24 | 2017-06-13 | 北京理工大学 | A kind of titanium dioxide parcel nanocrystalline material and preparation method thereof |
| DE102018109577B3 (en) * | 2018-04-20 | 2019-05-09 | Karlsruher Institut für Technologie | Hybrid heat pump with compression and adsorption cycle, as well as procedures for operation and use |
| EP3940445A1 (en) * | 2020-07-14 | 2022-01-19 | Sony Group Corporation | Film, illumination device, projector color wheel and method of manufacturing a film |
| CN112018141B (en) * | 2020-08-14 | 2023-11-28 | 清华大学 | Micro spectrum chip based on different shape units |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996036990A1 (en) * | 1995-05-19 | 1996-11-21 | Hahn-Meitner-Institut Berlin Gmbh | Silicon-based semiconductor component with a porous layer and process for producing porous silicon layers |
| US6239453B1 (en) * | 1996-06-19 | 2001-05-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optoelectronic material, device using the same, and method for manufacturing optoelectronic material |
| CN1444292A (en) * | 2003-01-09 | 2003-09-24 | 中国科学院等离子体物理研究所 | New-type nano porous film and its preparation method |
| RU2217845C1 (en) * | 2002-09-04 | 2003-11-27 | Займидорога Олег Антонович | Heterogeneous photocell |
| US20040084080A1 (en) * | 2002-06-22 | 2004-05-06 | Nanosolar, Inc. | Optoelectronic device and fabrication method |
-
2004
- 2004-09-27 EA EA200700629A patent/EA010503B1/en not_active IP Right Cessation
- 2004-09-27 WO PCT/BY2004/000023 patent/WO2006034561A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996036990A1 (en) * | 1995-05-19 | 1996-11-21 | Hahn-Meitner-Institut Berlin Gmbh | Silicon-based semiconductor component with a porous layer and process for producing porous silicon layers |
| US6239453B1 (en) * | 1996-06-19 | 2001-05-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optoelectronic material, device using the same, and method for manufacturing optoelectronic material |
| US20040084080A1 (en) * | 2002-06-22 | 2004-05-06 | Nanosolar, Inc. | Optoelectronic device and fabrication method |
| RU2217845C1 (en) * | 2002-09-04 | 2003-11-27 | Займидорога Олег Антонович | Heterogeneous photocell |
| CN1444292A (en) * | 2003-01-09 | 2003-09-24 | 中国科学院等离子体物理研究所 | New-type nano porous film and its preparation method |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU188920U1 (en) * | 2018-11-01 | 2019-04-29 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | DEVICE FOR COLLECTION OF SOLAR RADIATION AND GENERATION OF CHARGE MEDIA FOR TRANSPARENT SOLAR BATTERIES |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA200700629A1 (en) | 2007-08-31 |
| WO2006034561A1 (en) | 2006-04-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA010503B1 (en) | High-efficient small-aperture light converter | |
| JP6216812B2 (en) | Solar power generator | |
| Yin et al. | Remarkable enhancement of upconversion fluorescence and confocal imaging of PMMA Opal/NaYF4: Yb 3+, Tm 3+/Er 3+ nanocrystals | |
| CN101567406B (en) | Method for preparing quantum dot light-wave conversion layer on the surface of silica-based solar cell | |
| JP5749792B2 (en) | Quantum dot / glass composite light emitting material and method for producing the same | |
| JP6629362B2 (en) | Tm2 + luminescent material for solar radiation conversion device | |
| US20110232752A1 (en) | Organic-Inorganic Complexes Containing a Luminescent Rare earth-Metal Nanocluster and an Antenna Ligand, Luminescent Articles, and Methods of Making Luminescent Compositions | |
| US20180248063A1 (en) | Hybrid concentrated photovoltaic device | |
| Gindele et al. | Optical gain and high quantum efficiency of matrix-free, closely packed CdSe quantum dots | |
| Dihingia et al. | Synthesis of TiO2 nanoparticles and spectroscopic upconversion luminescence of Nd3+-doped TiO2–SiO2 composite glass | |
| Chen et al. | Formation, structure and fluorescence of CdS clusters in a mesoporous zeolite | |
| Yuan et al. | Fluorescence enhancement of perovskite nanocrystals using photonic crystals | |
| Li et al. | Improving the luminescence performance of quantum dot-based photonic crystals for white-light emission | |
| Wang et al. | Controlled synthesis and optical characterization of multifunctional ordered Y 2 O 3: Er 3+ porous pyramid arrays | |
| CN100509998C (en) | Zinc oxide nano sheet film materials with UV luminescent characteristics and method for preparing same | |
| Zhang et al. | Low-threshold single-mode laser in perovskite microdiscs direct-synthesized into planar microcavity | |
| Abrarov et al. | Deep level emission of ZnO nanoparticles deposited inside UV opal | |
| Gaponenko | Synthesis and Optical Properties of Films Formed by the Sol‐Gel Method in Mesoporous Matrices | |
| CN206163523U (en) | Polarization white light LED and packaging structure based on fluorescence pottery and double -deck nanometer grating | |
| Canham | Porous semiconductors: a tutorial review | |
| Liu et al. | Effect of etch-treatment upon the intensity and peak position of photoluminescence spectra for anodic alumina films with ordered nanopore array | |
| Nakamura et al. | A novel route to luminescent opals for controlling spontaneous emission | |
| Yang et al. | Adjusting valence state of europium in sintered porous glass by adding of aluminum and yttrium | |
| Fang et al. | Plasmonic Au@ Ag-upconversion nanoparticle hybrids for NIR photodetection via an alternating self-assembly method | |
| Astrova et al. | Quartz microtubes based on macroporous silicon |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU |